天文学家发现空间特殊方向的证据

宇宙可能有一个中心点吗?

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宇宙没有中心,也没有边缘,在星系和光线之间没有特殊的区域。无论你看向哪里,它都是一样的——物理学家们曾经这样认为。这个宇宙学原理——现代宇宙理解的基础之一——最近受到了质疑,因为天文学家发现了微妙但不断增长的证据,表明空间中存在一个特殊的方向。

第一个也是最确凿的数据点来自宇宙微波背景辐射(CMB),即所谓的大爆炸余辉。正如预期的那样,余辉并非完全平滑——天空布满了热点和冷点。然而,近年来,科学家们发现这些点的分布并非最初看起来那么随机——它们以一种指向空间特殊方向的模式排列。宇宙学家戏剧性地称之为“邪恶轴心”。

更多关于宇宙箭头的暗示来自对超新星的研究,超新星是短暂超越整个星系的恒星灾变。宇宙学家一直在利用超新星来绘制宇宙加速膨胀的地图(这项壮举为他们赢得了今年的诺贝尔物理学奖)。详细的统计研究表明,超新星的移动速度甚至更快,其方向略微偏离邪恶轴心。同样,天文学家已经测量到星系团正以每小时一百万英里的速度冲向南方天空的某个区域。


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这一切可能意味着什么?也许什么也不意味着。“这可能只是一个侥幸,”密歇根大学安娜堡分校的宇宙学家德拉甘·胡特雷尔说,或者这可能是一个悄悄潜入数据中的细微错误(尽管经过了认真的努力)。或者,胡特雷尔说,也许我们正在看到“令人惊奇的事情”的最初迹象。宇宙的第一次爆发式膨胀可能比我们想象的持续时间更长,从而给宇宙引入了一个倾斜,而这个倾斜至今仍然存在。凯斯西储大学的宇宙学家格伦·D·斯塔克曼认为,另一种可能是,在更大的尺度上,宇宙可能像管子一样卷起来,在一个方向弯曲,而在其他方向上是平坦的。或者,所谓的暗能量——加速宇宙膨胀的神秘物质——在不同的地方可能表现不同。

目前,这些数据仍然是初步的——微妙的迹象表明,我们对宇宙的标准理解可能存在问题。科学家们正在热切期待普朗克卫星的数据,该卫星目前正在距离地球 93 万英里的宁静地点测量 CMB。它将证实早期对邪恶轴心的测量结果,或者表明它们只是昙花一现。在那之前,宇宙可能正在将我们指向任何地方。

迈克尔·莫耶是《大众科学》负责物理学和太空报道的编辑。此前,他在《大众科学》杂志工作了八年,担任文章编辑。他的文章“通往第十维度的旅程”获得了 2005 年美国物理学会科学写作奖,并曾出现在哥伦比亚广播公司、美国广播公司、有线电视新闻网、福克斯新闻和探索频道。他曾在加州大学伯克利分校和哥伦比亚大学学习物理学。

更多作者:迈克尔·莫耶
大众科学杂志第 305 卷第 6 期本文最初以“天文学家发现空间特殊方向的证据”为标题发表于《大众科学杂志》第 305 卷第 6 期(
doi:10.1038/scientificamerican122011-7GEVaZCubissh87tpG1mvw
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