你有没有过这种经历:体检量身高是180cm,换卷尺量却只有178cm?宇宙现在正面临更离谱的情况——测它的膨胀速度,居然出现了两个完全不同的数值,而且差得还不少!
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最近研究团队用引力透镜玩出了新花样,不仅找到了更靠谱的测量方法,还进一步证实:这个矛盾可能不是实验误差,而是宇宙藏着我们还不知道的新物理!
先搞懂:宇宙膨胀速度到底怎么算?
简单说,宇宙一直在“吹气球”——越远的天体,看起来跑得越快。科学家把这个速度和距离的关系叫哈勃常数:每远1百万秒差距(约330万光年),天体就多跑73公里每秒(这是“近邻版”数值,来自超新星、造父变星等测量)。
但诡异的是,看宇宙“小时候”(大爆炸后38万年的微波背景辐射),算出来的哈勃常数却是67公里每秒每百万秒差距——差了整整6公里!这就是有名的“哈勃常数矛盾”,困扰了科学家几十年。
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传统方法靠“梯子”,新方法靠“光的时间差”
之前测哈勃常数,都得搭“距离梯子”:先找近的“标准尺”(比如造父变星)测距离,再用远的“标准尺”(超新星)衔接,一步步推到宇宙深处。但梯子搭久了容易歪——比如某一步的误差积累起来,就会影响结果。
东京大学的团队换了个思路:用引力透镜的时间延迟测!
啥是引力透镜?想象一个大质量星系(比如1000亿颗恒星)像一块“隐形玻璃”,挡在遥远类星体(吸积气体的超大质量黑洞,亮得能照到宇宙边缘)前面。类星体的光本来要直线来地球,但被星系的引力偏折,绕了两条不同的路:一条走星系左边,一条走右边,两条路的长度不一样,所以到达地球的时间也不一样(可能差几小时到几天)。
研究团队就是抓着这个“时间差”不放:先测两条光的到达时间差,再结合星系的质量分布(用望远镜拍星系的形状、恒星运动算),就能直接算出宇宙膨胀速度——完全不用搭“距离梯子”!
结果出来了:更偏向“近邻版”,矛盾不是误差!
团队分析了8个引力透镜系统,还结合了韦伯望远镜等最新数据,测出来的哈勃常数和“近邻版”73更接近,和“早期版”67差得明显。
“这说明矛盾不是实验误差搞的鬼!”团队负责人KennethWong说,“我们的方法完全独立于之前的所有方法,要是其他方法有系统误差,我们根本不会受影响。”
下一步:把精度再提一提,揪出宇宙的“小秘密”
现在团队的测量精度是4.5%,要想彻底确认矛盾的真相,得把精度降到1-2%。他们计划:
找更多引力透镜系统(现在只有8个,太少了);
搞清楚透镜星系的质量分布(这是目前最大的误差来源——星系质量到底怎么分布,我们还没摸透);
用更先进的望远镜(比如韦伯的后续观测)细化数据。
你觉得宇宙的“两个膨胀速度”,藏着什么秘密?
是暗物质有我们不知道的特性?还是广义相对论在宇宙尺度上“失灵”了?或者宇宙早期和现在的物理规律不一样?
留言聊聊你的脑洞吧!说不定你猜的就是未来的科学发现~
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