你有沒有過這種經歷:體檢量身高是180cm,換卷尺量卻只有178cm?宇宙現在正面臨更離譜的情況——測它的膨脹速度,居然出現了兩個完全不同的數值,而且差得還不少!
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最近研究團隊用引力透鏡玩出了新花樣,不僅找到了更靠譜的測量方法,還進一步證實:這個矛盾可能不是實驗誤差,而是宇宙藏著我們還不知道的新物理!
先搞懂:宇宙膨脹速度到底怎么算?
簡單說,宇宙一直在“吹氣球”——越遠的天體,看起來跑得越快。科學家把這個速度和距離的關系叫哈勃常數:每遠1百萬秒差距(約330萬光年),天體就多跑73公里每秒(這是“近鄰版”數值,來自超新星、造父變星等測量)。
但詭異的是,看宇宙“小時候”(大爆炸后38萬年的微波背景輻射),算出來的哈勃常數卻是67公里每秒每百萬秒差距——差了整整6公里!這就是有名的“哈勃常數矛盾”,困擾了科學家幾十年。
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傳統方法靠“梯子”,新方法靠“光的時間差”
之前測哈勃常數,都得搭“距離梯子”:先找近的“標準尺”(比如造父變星)測距離,再用遠的“標準尺”(超新星)銜接,一步步推到宇宙深處。但梯子搭久了容易歪——比如某一步的誤差積累起來,就會影響結果。
東京大學的團隊換了個思路:用引力透鏡的時間延遲測!
啥是引力透鏡?想象一個大質量星系(比如1000億顆恒星)像一塊“隱形玻璃”,擋在遙遠類星體(吸積氣體的超大質量黑洞,亮得能照到宇宙邊緣)前面。類星體的光本來要直線來地球,但被星系的引力偏折,繞了兩條不同的路:一條走星系左邊,一條走右邊,兩條路的長度不一樣,所以到達地球的時間也不一樣(可能差幾小時到幾天)。
研究團隊就是抓著這個“時間差”不放:先測兩條光的到達時間差,再結合星系的質量分布(用望遠鏡拍星系的形狀、恒星運動算),就能直接算出宇宙膨脹速度——完全不用搭“距離梯子”!
結果出來了:更偏向“近鄰版”,矛盾不是誤差!
團隊分析了8個引力透鏡系統,還結合了韋伯望遠鏡等最新數據,測出來的哈勃常數和“近鄰版”73更接近,和“早期版”67差得明顯。
“這說明矛盾不是實驗誤差搞的鬼!”團隊負責人KennethWong說,“我們的方法完全獨立于之前的所有方法,要是其他方法有系統誤差,我們根本不會受影響。”
下一步:把精度再提一提,揪出宇宙的“小秘密”
現在團隊的測量精度是4.5%,要想徹底確認矛盾的真相,得把精度降到1-2%。他們計劃:
找更多引力透鏡系統(現在只有8個,太少了);
搞清楚透鏡星系的質量分布(這是目前最大的誤差來源——星系質量到底怎么分布,我們還沒摸透);
用更先進的望遠鏡(比如韋伯的后續觀測)細化數據。
你覺得宇宙的“兩個膨脹速度”,藏著什么秘密?
是暗物質有我們不知道的特性?還是廣義相對論在宇宙尺度上“失靈”了?或者宇宙早期和現在的物理規律不一樣?
留言聊聊你的腦洞吧!說不定你猜的就是未來的科學發現~
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