宇宙大爆炸之声暗示：地球或处于巨大空洞内？

如果我们处于一个密度低于平均水平的区域（图中绿色圆点所示），那么物质就会像红色箭头所示那样向外流动，因为周围高密度区域的引力会更强。（图源：Moritz Haslbauer 和 Zarija Lukic）天文学家认为我们的地球乃至于整个银河系都可能处于一个神秘的巨大的空洞之中。这个空洞让我们所在区域的宇宙膨胀速度比邻近区域更快。

这个理论可能为“哈勃张力”提供一个解决方案。而这有助于我们确认宇宙的真实年龄。目前宇宙的年龄大约是 138 亿年。

这项最新研究已在杜伦大学的“英国皇家天文学会 2025 年全国天文会议（NAM 2025）”上发布。该研究显示来自宇宙早期的声波——也就是“大爆炸之声”，为这一理论提供了有力支持。

“哈勃常数”最早是由爱德温·哈勃于 1929 年提出，它是用来描述宇宙膨胀的速度。它的测量方法是：观测天体距离我们有多远，并观测它们以多快的速度远离我们。然而问题就出在这里，如果按照标准宇宙模型，将宇宙早期的观测结果外推到今天，我们得到的膨胀速度比我们在本地宇宙中测到的速度要慢，而这种不一致，就是所谓的“哈勃张力”

朴茨茅斯大学的 Indranil Banik 博士解释道，“对于这个矛盾，有一个解释就是：我们的银河系正处于一个巨大的空洞的中心附近。这个空洞会导致其中的物质被外部的高密度区域的引力牵引，逐渐向外流。这会使得空洞随时间变得越来越稀疏。随着空洞不断被抽空，天体远离我们的速度也会比没有空洞的情况下更快。因此，我们会观测到一个看似更快的本地膨胀速度。”

Indranil Banik 博士补充道 “哈勃张力主要是一个局部现象。而在更久远的宇宙历史中，几乎没有证据表明膨胀速率与标准宇宙学模型存在明显偏差。因此，像‘本地空洞’这样的局部性解释，是一个很有前景的解决方向。”

若这个理论成立，地球及太阳系就必须处于一个半径约为 10 亿光年的空洞中心附近。而且这个空洞的密度需要比宇宙整体的平均密度低约 20%。

对星系的直接计数结果的确支持这一理论，因为我们所在的本地宇宙中，星系的数量密度确实低于周围区域。

不过，这样一个巨大而深邃的空洞是否存在，仍存在较大争议。因为它与标准宇宙学模型并不太吻合。后者认为，在如此大的尺度上，宇宙中的物质应该分布得更为均匀。

尽管存在争议，Banik 博士在 2025 年全国天文会议（NAM 2025）上公布的新数据显示，宇宙早期的“宇宙声波”——即重子声波振荡（BAOs），支持本地空洞的存在。

他解释说：“这些声波只在宇宙早期传播了很短一段时间，当宇宙冷却到足以形成中性原子时，它们就被冻结了。这些声波相当于一把‘标准尺’，我们可以利用它们的角尺度来绘制宇宙膨胀的历史。但如果存在本地空洞，它会轻微扭曲 BAO 的角尺度与红移之间的关系。这是因为空洞引起的引力效应和速度变化，会在宇宙膨胀产生的红移基础上进一步略微增加红移数值。”

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通过参考过去20年所有可使用的北京天文台（BAO）的测量数据，我们发现，在普朗克卫星观测到的宇宙微波背景辐射（CMB，所谓均匀普朗克宇宙学）数据设计拟合程度上，真空模型比非真空模型高出一亿倍。

研究人员的下一阶段是将他们的局部真空模型和其他的方法进行比较去估计宇宙膨胀历史，比如宇宙计时器。

它涉及对那些不再产生新的恒星的星系进行研究。通过观测这些星系的光谱或者光线，有可能了解到它们含有哪些类型的恒星以及这些恒星的占比情况。因为较大的恒星拥有较短的生命，所以这些较大恒星在古老星系中的消失提供了一个测量星系年龄的方法。

接着，天文学家能够将推算出的年龄与该星系的红移相结合——光线波长被拉长的程度——告诉我们在星系光线向我们传播的期间里宇宙膨胀的程度。这阐明了宇宙的膨胀历史。

相关知识

星系是恒星、恒星残骸、星际气体、尘埃以及暗物质在引力作用下汇聚而成的系统。[1][2]该词语源于古希腊的galaxias (γαλαξίας)，字面意思为“牛奶的、乳白色的”，如今指的是包含了太阳系的银河系。平均估计每个星系含有一亿颗恒星，[3]并且星系规模大小具有差异，有少于一千颗恒星的矮星系，[4]也有超巨星系（目前已知最大的星系）拥有一百万亿颗恒星，它们都围绕星系的质量中心旋转。在典型星系中，大部分质量以暗物质的形式存在，只有非常小的一部分的质量以恒星和星云的可见形式存在。超大质量黑洞位于星系中心是一个非常常见的特征。

根据视觉形态，星系可被分为椭圆星系、[5]旋涡星系或者不规则星系。[6]我们的银河系就是旋涡星系的典型代表。据估测，在可观测宇宙中可能存在2000 亿[7]（2*1011）到[8] 2 万亿个星系。大部分星系直径的秒差距在1，000到100,000秒差距之间（大约有3,000到300,000光年）并且它们彼此之间间隔数百万秒差距（即兆秒差距）。在相比之下，银河系的直径至少有26,800秒差距（87,400光年），[9]与它的相邻星系仙女座星系相距仅仅750,000秒差距（250万光年）。

BY：phys- Royal Astronomical Society

FY：Astronomical volunteer team

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