解释宇宙膨胀新理论
2014-07-18 23:01:04   来源:化石网   评论:0 点击:

宇宙或为弯曲而非平面 美国赫芬顿邮报报道,宇宙学家研究宇宙大爆炸后残余辐射的细节结构发现,我们处于一个不平衡的宇宙。近日两名宇宙学家显示数据表明宇宙是略微弯曲的,类似于马鞍形状。如果他们的模型是正

宇宙或为弯曲而非平面

    美国赫芬顿邮报报道,宇宙学家研究宇宙大爆炸后残余辐射的细节结构发现,我们处于一个不平衡的宇宙。近日两名宇宙学家显示数据表明宇宙是略微弯曲的,类似于马鞍形状。如果他们的模型是正确的,这将颠覆人们“宇宙是平的”的观念。

    2004年,美国宇航局威尔金森微波各向异性探测器(WMAP)对宇宙微波背景辐射(CMB)的精确测量提供了这种不平衡性的首批证据。有的专家怀疑这或许是系统错误,如果利用WMAP的继任者,欧洲太空局普朗克宇宙飞船进行更高精度的测量,那么这些错误将被纠正。然而今年年初普朗克探测器的结果证实了这种不对称性。

    为了解释这种不对称性,英国爱丁堡大学的安德鲁·利德尔(Andrew Liddle)和玛丽娜·科尔特斯(Marina Cortês)提出了一种新的宇宙膨胀理论——假设宇宙大爆炸后经历了快速膨胀期,也可称为暴胀期,宇宙在一秒分之几的时间内长大了几个数量级。

    最简单的膨胀理论认为,宇宙是平的,它的膨胀主要由名为膨胀的单一量子场所驱动。在这个模型里,膨胀有两方面的作用:它引发宇宙膨胀过度并产生微小的密度波动,后者逐渐放大并形成星系的种子。

    然而这个版本的膨胀理论无法解释宇宙的不均衡性,只能作为一种统计学上的意外情况,这类似于,例如投掷硬币1000次,头面向上的次数多过数字面。利德尔表示,如果宇宙微波背景辐射的不均衡性并非统计学上的意外,那么,它有望提供一个一窥早期宇宙细节结构的窗口。

    因此,利德尔和科尔特斯对膨胀理论进行了修改,正如之前的理论学家们一样,他们引入了第二个量子场—弯曲场(curvaton),以设定婴儿宇宙的原始密度波动,要不然我们换个词。 从而使得暴胀成为膨胀过度期的唯一驱动力量。

    研究人员显示,如果宇宙空间在较大尺度上有微小的负曲率,那么科学家将能够观察到弯曲场会产生不均衡的密度波动。这意味着如果大三角形能够在宇宙中“拉平”,那么内部角度将增加到接近180度。在扁平宇宙里,这个角度将精确的达到180度,且在正曲率的情况下,这个角度甚至超过180度。这项研究发表在最新一期的《物理评论快报》上。

    这项研究首次利用基本原理解释了宇宙不平衡性,美国教堂山北卡罗来纳大学的理论学家阿德里安娜·埃里科克(Adrienne Erickcek)这样说道,她并没有参与这项研究。在利德尔和科尔特斯的模型里,CMB的不对称性源于弯曲场里较大规模的宇宙缺少统一性。早在2008年,埃里科克和同事也提出了一个类似的模型,但该模型没有涉及负曲率宇宙。

    尽管大量观察表明,宇宙确实是平的,但最新模型预测的CMB数据的偏差——虽然作者承认这有推测的成分——可能太小以至于仍属于普朗克卫星测量的范围以内,利德尔这样说道。孰是孰非,只有等未来更精确的实验测量结果来决定。

 

来源:凤凰科技 北京时间9月26日(编译/严炎刘星)

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