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天文学家懵了,宇宙膨胀速率或因地而异,我们或真生活在大黑洞中

时间:2023-08-07来源:网络作者:小白
  洛伦兹不变性是来自爱因斯坦狭义相对论的一个概念,它认为,在宇宙各处物理定律都是一样的。而基于广义相对论的宇宙学也认为,只要观测尺度足够,那么从各个方向上看宇宙都是一样的。正是这两点构成了现代宇宙学的支柱。

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  自人类发现宇宙一直在不断膨胀以来,科学家一直认为,宇宙是在向各个方向均匀膨胀。但是根据2020年4月8日发表在《物理学家组织》上的一篇文章,一项基于NASA钱德拉太空望远镜和德国ROSAT X射线观测站数据的研究显示,我们的这种认知是错误的,即宇宙的膨胀速度可能因地而异,人类宇宙学的支柱或存在裂痕。

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  这一发现一旦被确认,可能将颠覆现代宇宙学的认知,更可能证明了我们的宇宙真的是一个黑洞。究竟是怎么回事呢?
  137亿年前的闪光
  自宇宙大爆炸以来,宇宙已经连续膨胀137亿年,并且有着不断加速的趋势。而这一现象已得到宇宙微波背景辐射(CMB)观测数据的支持。

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  宇宙微波背景辐射是来自宇宙大爆炸38万年后的古老光子。极早期的宇宙充斥着混沌状态的等离子,直到38万年后,宇宙才冷却到足以使质子和电子结合成氢原子,光子才得以自由穿行,并跨越了137亿年的时空被我们捕捉到。

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  而宇宙微波背景辐射告诉我们,在“宇宙38万岁”的时候,宇宙的确在各个方向上都是匀速膨胀的,但是137亿年过去了,事情还会像当初一样吗?
  来自X射线的数据异常
  若宇宙仍像137亿年前一样保持各个方向等速膨胀,那么相同环境、相似距离的不同星系对于我们来说应该亮度相同。发表该文章的团队就利用这点测量并估计了宇宙目前各处的膨胀速度。

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  他们筛选出符合条件的星团,并观测这些星系团中那些炽热的气体释放的X射线,确认该星系团的温度,并根据这些数据估算这些星团X射线的光度。同时,他们还运用了传统方式,一种依赖宇宙膨胀速度的方式计算X射线亮度。
  通过把两个结果相对比他们发现,在先后验证的800个星系团中,并不是每个星团的两个数据都相等。即新方法测出的数据与传统方式的预期并不完全相符。

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  经过对比,他们发现了一些温度相似、距离相似,但是方向不同的星系团之间存在着明显的亮度差异。可能这个方向高于预期,另一个方向又低于预期,两个方向上差异能有30%,可以说相当显著了。

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坤-天文学家探测到一颗遥远的年轻超级木星系外行星

凌日巡天(NGTS)探测到一颗新的超级木星系外行星。来源:uux.cn/Rebekah Kebede / 路透社(神秘的地球uux.cn)据美国物理学家组织网(Tomasz Nowakowski):一个国际天文学家团队报告称,作为下一代凌日巡天(NGTS)的一部分,他们探测到了一颗新的超级木星系外行星。这个新发现的外星世界距离我们约1430光年,质量几乎是木星的四倍,估计只有数百万年的历史。11月13日在预打印服务器arXiv上发表的一篇论文详细介绍了这一发现。NGTS是一项广域光度测量,主要侧重于寻找海王星大小和较小的系外行星穿过明亮的恒星。该项目使用智利巴拉那天文台的一系列小型全机器人望远镜,在红光波长下运行。它使用凌日光度法来寻找新的外星球,该方法精确测量恒星的变暗,以检测其前方是否存在行星。现在,由道格拉斯·R·阿尔维斯领导的一组天文学家发现了另一个具有NGTS光度法的太阳系外世界。这颗新行星是在NGTS-33周围发现的,NGTS-33是一颗快速旋转的大质量热恒星。研究人员在论文中写道:“在这里,我们报告了NGTS-3b的探测结果,这是NGTS首次发现由大质量恒星承载的超级木星。”。观测发现,NGTS-3b的半径约为1.64木星半径,质量约为3.63木星质量,密度为0.19g/cm3。这颗行星每2.82天绕其宿主运行一次,距离它0.048天文单位,其平衡温度估计为1991 K。天文学家强调,与质量相似的过境热木星相比,NGTS-3b的低密度比预期小13%。此外,行星结构模型显示,这颗行星的半径可能膨胀了15%。当谈到主星NGTS-33时,它的光谱类型为A9V,半径约为1.47太阳半径,质量比太阳大60%左右。这颗恒星的自转周期为0.66天,有效温度为7437 K。NGTS-33的年龄估计在1000万到5000万年之间。研究人员指出,发现像NGTS-33这样的行星是多么独特,因为迄今为止只探测到11颗围绕热恒星运行的巨大的超级木星系外行星。该论文的作者总结道:“NGTS-33b的发现将显著增加数量虽小但不断增加的大质量THJ(过境热木星)的数量,这将有助于进一步限制此类行星系统的当前形成和演化模型。”。

天文学家希望再次改变我们对行星的定义

2006年,冥王星重新分类后,包含九颗行星的太阳系版本被揭穿。现在,天文学家正在提出行星的新定义。(图片来源:uux.cn/NASA/JPL/ASU)(神秘的地球uux.cn)据美国生活科学网站(Kristel Tjandra):天文学家正在提出一个新的行星定义,距离之前的这种变化导致冥王星降级近二十年。新的定义将增加可测量的标准,包括考虑行星的质量,并且它仍将使冥王星保持矮行星的状态。目前,国际天文学联合会(IAU)将行星定义为具有三个特征的天体:它围绕太阳运行,其大小足以使重力将其塑造成圆形,并且它清除了轨道周围除卫星和其他卫星以外的任何较小物体。不列颠哥伦比亚大学天文学家布雷特·格拉德曼告诉《生活科学》杂志:“过去的问题是,你有一个‘行星’这个词,但你没有对它进行定量定义。”他和同事们提出了新的定义。该提案在7月10日发布在预印本服务器arXiv上的一篇论文中进行了概述,并计划于8月在IAU大会上提交。格拉德曼说,如果没有定量的参考点,目前的定义就会遇到许多问题。也就是说,标准是模糊的;目前尚不清楚这些天体需要多大,或者它们的轨道应该有多“清晰”,才能被视为行星。例如,地球和木星都有小行星定期穿过它们的轨道,这就提出了行星是否真的有清晰的轨道的问题。目前的定义也没有考虑到围绕太阳以外的恒星运行的物体,例如在太阳系外探测到的5500多颗系外行星。但“到目前为止,最有问题的是圆度标准,”加州大学洛杉矶分校的天文学家、该论文的主要作者Jean-Luc Margot告诉《生活科学》。“圆度根本无法观察到。我们没有技术,也不会很快拥有技术。”新定义没有关注行星的圆度和轨道,而是强调了一个可测量的量:物体的质量。这个新定义将行星描述为符合以下标准的天体:为了确保他们的分类框架是合乎逻辑和无偏见的,科学家们使用了一种称为无监督聚类的方法,这是一种对相似对象进行分组的算法。这项技术还成功地将太阳系中的八颗行星分组。他说:“无论你对国际天文学联合会目前的定义提出多少批评,你至少可以满意的是,八颗行星的结果是合理的分类。”。天文学家认为,清除轨道路径的能力,即动态优势,可以由行星的质量决定。例如,八颗行星(水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星)中的每一颗的质量至少比不具有动态优势的矮行星大三个数量级。动力学的主导地位也为行星的质量设定了一个较低的限制。然而,根据新的定义,质量仅为2.88 x 10^22磅(1.31 x 10^22kg)的冥王星仍不符合行星的资格。关于圆度,大于10^21kg的天体的质量由于引力通常是球形的。Margot说,通过这种方式,新的定义并没有真正与当前的定义相矛盾,而是增加了它的特异性。格拉德曼补充道:“人类与语言、名字和分类紧密相连,因为这就是我们看待世界的方式。”。“这就是我们分析世界复杂性的方法。我们想给事物命名,并把它们分类。科学家们也想这样做。我们只是想精确地做到这一点。”总有可能出现倒退。Margot将于8月在IAU大会上提出该提案,但他预计届时不会达成共识。相反,他希望通过演示,团队能够确定对这个想法感兴趣的人,并继续讨论。Margot说,该提案是出于“相信我们作为一个社区可以做得更好”而写的。“我们有责任为自己和公众为这些重要的天体物理学术语提出更好的定义。”
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