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银河系之谜:我们或许生活在一个巨大超级空洞中,与暗能量无关

发布时间:2024-08-21 00:48:13阅读量:54
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在宇宙学的视角中,一个鲜为人知的事实是,银河系实际上位于宇宙的边远郊区。其周围几乎是空旷无物,要到达最近的人口密集区需要一段漫长的旅程。令人惊讶的是,这一现象的原因是我们的星系处在一个超级虚空之中。而这一发现还进一步揭示了为何银河系的膨胀速度超越了宇宙的其他部分。

太空沙漠

所谓的空洞,是指宇宙中几乎不存在星系的广阔区域。它们的规模可达数亿光年之巨。银河系与邻近的仙女座星系以及三角座星系(M33),共同构成了本地星系群的一部分,而事实上,我们所处的银河系正位于已知最大的宇宙空洞之一——KVS中,其直径达到了五亿光年。

这些情况表明,银河系最初是由原生星系云演变而来。这些是填充在广袤空间中的大量气体和尘埃聚集体。在这片浩瀚的宇宙沙漠中,罕见地诞生了一些星系。根据计算,KVS中的物质密度仅为宇宙平均密度的一半。因此,理论上来说,虚空中的一切应倾向于向物质更密集的区域移动。

科学家们无法直接观测到KVS空洞,因为银河系中心阻挡了整个视野。中心超大质量黑洞的辐射以及恒星、气体和星系尘埃的存在,使得观测受阻。天文学家只能通过其他星系的位置和速度来进行研究。结果,通过无线电、X射线、红外和光学等不同范围的观测,空洞的存在得到了证实。

重力加速度

作为宇宙流项目的一部分,超级空洞的地图得以以前所未有的精确度绘制出来。结果显示,银河系位于郊区的某个地方,但这并不意味着它没有被任何东西吸引。银河系与整个本地团体一同朝着拉尼亚凯亚超星系团前进。这个超星系团影响了银河系的特殊速度。然而,银河系的这一特性还有另一个组成部分。

银河系在宇宙中的高速移动是科学家们一直试图解释的最为不同寻常的现象之一。到目前为止,对宇宙质量的计算似乎已经达到了令人难以置信的精度。但要回答是什么赋予我们银河系视速度的问题,我们还缺少一个组件。

所有星系都以一定速度远离我们——即“哈勃速度”。也就是说,随着星系的远离,它们的速度也会增加。这是由广义相对论所支配的宇宙正在膨胀的事实所导致的结果。在这个平均速度之上,还叠加了单个星系(即特殊星系)的自行运动。这是由更大质量结构的引力影响产生的。

哈勃常数

问题在于,如果使用不同的方法来估计哈勃常数的值,得到的结果会有所不同。因此,在我们银河系附近,宇宙的膨胀速度出人意料地比30亿光年外的宇宙快了10%。这种差异为7-8 km/s/Mp(公里每秒每兆秒差距)。正是这种哈勃张力造成了悖论。结果发现,宇宙应该更年轻,因为哈勃常数在整个宇宙中的作用应该是相同的。这与我们所知的一切相矛盾。

因此,人们做出了一个谨慎的假设:可以通过KVS空洞中物质的运动来解释哈勃张力。随后进行的专题研究表明,考虑到空洞对银河系的影响后,其附近的哈勃常数值确实比宇宙其他部分高出11%。这是我们特有动作的50%之多。

更准确地说,专家们重新计算了超空洞模型。然后分析了Cosmicflows-4最大目录中的最新数据。结果不仅证实了计算结果,而且所有的观测数据也一致。因此,如果我们接受宇宙失去同质性的速度比模型显示的更快,那么问题将在不超出标准宇宙学模型的情况下得到解决。

偶极反射器

在宇宙中,由于质量分布的不均匀性,密度增加的区域会产生较强的引力,而密度减小的区域则引力较弱。后者甚至会产生排斥效应。事实证明,银河系一方面受到增强的吸引力,另一方面则受到增强的排斥力。

换句话说,一侧相对于另一侧的吸引力下降,其表现与排斥力完全相同。在天体物理学中,这些只是力和加速度的不同表现。这个想法也被称为“偶极反射器想法”。

这就是银河系以特殊方式移动的答案。而这与暗能量无关,更与第五次相互作用无关。这只是由于一个方向上物质丰富而另一个方向上物质稀缺所导致的结果。

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