本文最初發表於 對話 本出版物支持 Space.com 文章。 專家之聲:專欄和見解–
的形狀 宇宙 這不是我們通常會考慮的事情。但我和我的同事發表了一項新研究。指出它可能是不對稱的或不對稱的。這意味著它在每個方向上都不相同。
我們應該關心這個嗎?今天的“標準宇宙學模型”描述了所有宇宙的動力學和結構 宇宙 – 基於其各向同性的假設。 (它們在所有方向上看起來都相同)並且在大尺度上平均時是均勻的。
但所謂的信息卻存在很多“緊張”或衝突。它對統一宇宙的想法提出了挑戰。
我們只有 發表文章 考慮到最重要的張力之一,它被稱為宇宙偶極子異常。我們的結論是,宇宙偶極子異常對最廣泛接受的宇宙解釋提出了嚴峻的挑戰。這就是標準的宇宙學模型。 (也稱為 Lambda-CDM模型–
什麼是宇宙偶極子異常?為什麼試圖詳細解釋宇宙是一個問題?
讓我們從 宇宙微波背景輻射 (CMB)這是剩餘的元素輻射 大霹靂– 宇宙微波背景在天空中看起來是一樣的,誤差在十萬分之一之內。
因此,宇宙學家對使用時空描述來模擬宇宙充滿信心。愛因斯坦理論中的“最大對稱性” 廣義相對論 這種對稱宇宙在任何地方、各個方向看起來都一樣的願景被稱為“FLRW 解釋”。
這使得求解愛因斯坦方程變得更加容易。是 Lambda-CDM 模型的基礎。
但有幾個重要的違規行為。包括一場廣泛的辯論,稱為 哈勃張力 它的名字來源於 埃德溫·哈勃, 他因在 1929 年發現宇宙正在膨脹而受到讚譽。
2000 年代各種數據集開始出現緊張局勢,主要來自 哈勃太空望遠鏡, 而蓋亞衛星的最新信息表明,這種張力是一個宇宙學悖論。通過測量宇宙自最早時代以來的膨脹率。它與(最近的)附近宇宙的測量結果不匹配。
宇宙偶極子異常受到的關注比哈勃張力要少得多。但它對於理解我們的宇宙更為重要。那麼它是什麼?
考慮到宇宙微波背景在大尺度上是對稱的,因此發現這次大爆炸物體的輻射存在變化。其中最重要的一個稱為 CMB 偶極各向異性。這是宇宙微波背景中最大的溫差,天空的一側較熱,另一側較冷。大約千分之一
CMB 的這種變化不會挑戰宇宙的 Lambda-CDM 模型,但我們應該在其他天文數據中找到一致的變化。
1984 年,喬治·埃利斯和約翰·鮑德溫詢問是否存在類似的變化。 “偶極子各向異性”存在於遙遠天文源的分佈中,例如: 無線電星系 和 類星體– 源必須非常遠,因為附近的源可能會產生可以偽造的“簇狀偶極子”。
如果FLRW的“對稱宇宙”假設是正確的,那麼這個遙遠天文起源的變化應該直接由宇宙微波背景中觀測到的變化決定。這就是所謂的“宇宙對稱性”。 埃利斯-鮑德溫檢驗天文學家之後
CMB 和物質變化之間的一致性支持 Lambda-CDM 模型。 Discord 標准直接挑戰了它,當然還有 FLRW 的描述,因為它是一個非常準確的測試。繼續進行所需的信息目錄很快就會提供。
結果是宇宙未能通過埃利斯-鮑德溫測試。物質的變化與宇宙微波背景的變化並不匹配,因為望遠鏡和衛星可能的誤差源截然不同。對於光譜中的不同波長,因此可以肯定的是,在中紅外波長處進行觀測的地面射電望遠鏡和衛星也會出現相同的結果。
因此,宇宙偶極子異常對標準宇宙學模型提出了重大挑戰。即使天文學界選擇忽略這個模型,
也許是因為沒有簡單的方法。要解決這個問題,我們不僅要放棄Lambda-CDM模型,還要放棄FLRW描述,回到原來的模型。
但預計將會有來自新衛星的大量數據,例如 歐幾里得 和 SPHEREx 以及望遠鏡,例如 維拉魯賓天文台 和平方公里陣列 我們可能很快就會對如何建模新宇宙學獲得清晰的新見解。它利用了稱為機器學習的人工智能 (AI) 子類型的最新進展。
這將對基礎物理學以及我們對宇宙的理解產生巨大影響。









