危機升級:在研究了神秘的拉尼亞凱亞巨引源後,宇宙學家崩潰了

宇宙學面臨的危機超過預期。

“拉尼亞凱亞”超星系團。Andrew Z. Colvin

宇宙學不存在了?近年來宇宙學家發現用不同的方法測量得到的哈勃常數——反映宇宙膨脹速率的一個數值——竟然各不相同且無法用誤差加以解釋。這在科學界被稱爲“哈勃危機”。人們越是用更精確的測量方式,結果中出現的差異就越是無法被忽略。

導致這個“危機”的原因要麼是因爲我們對宇宙結構的認識不全面,要麼是我們在測量這個常數的時候,無意中受到了我們所在空間視角的影響,出現了偏差。

假如我們離開所有星系,我們對宇宙膨脹的看法就不會受引力影響,我們看到的宇宙膨脹速率會更接近於真實情況。但我們連同我們的銀河系以及周邊星系都隸屬於本星系羣,深陷於引力阱中,那些較近的星系有的看起來會向我們靠近而不是遠離。

通常這種偏差是可以被消除的。最近一些科學家試圖以超越本星系羣的視角來消除這種偏差,並希望以此縮小哈勃常數間的差異,但是結果卻恰恰相反。

我們所在的本星系羣連同周邊的大量星系團和星系羣隸屬於一個名叫“卡尼亞凱亞”的超星系團。“拉尼亞凱亞”包含10萬個以上的星系,寬度可達5.2億光年。我們的銀河系,連同銀河系所在的本星系團正在朝着“拉尼亞凱亞”的中心(也就是傳說中的“巨引源”)飛奔。

研究人員將“拉尼亞凱亞”視爲一個整體,對其引力給觀測帶來的影響進行了測量。結果發現如果把消除了“拉尼亞凱亞”影響測得的哈勃常數,和未消除“拉尼亞凱亞”影響測得的哈勃常數相比,二者之間有大約2%至3%的偏差。然而這個偏差卻無助於緩解“哈勃危機”,反而使之進一步升級了。

也就是說,不考慮還好,一旦我們考慮了“拉尼亞凱亞”的影響,並將其帶來的偏差消除,那麼用不同測量方法得到的哈勃常數之間的差異反而更大了。

這是一個聽起來有點匪夷所思的結論。然而宇宙學數據中的差異通常都是極其微妙的,要消除這些差異也極具挑戰性。也許新的觀測會把結果導向正確的方向,但是僅僅依靠消除偏差顯然無法從根本上解決“哈勃危機”。想要揭開這個謎可能不是一件那麼容易的事。

參考An effective description of Laniakea and its backreaction: Impact on Cosmology and the local determination of the Hubble constanthttps://arxiv.org/abs/2311.00215