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宇宙是否在旋转?

2019-7-8@艾米 0 评论

如果你环顾太空,你会发现很多东西 — 行星、恒星、卫星,甚至银河本身,它们都有一个共同点:正在旋转。那么,宇宙也在旋转吗?

宇宙是否在旋转?

宇宙学家一直在研究这个谜团,因为它可以告诉我们宇宙的基本性质。

“这是一个非常抽象的问题,就像大多数宇宙学一样,但我们这些研究宇宙学的人认为这是研究基础物理学的一种方式。有些东西我们不能在地球上的实验室里测试,因此我们使用宇宙和宇宙的几何学,这可以告诉我们一些关于基础物理学的东西。”马里兰大学的天体物理学家、NASA戈达德航天飞行中心的助理研究科学家Tess Jaffe说到。

科学家在思考宇宙的基本性质时,首先假设宇宙不是旋转的,并且是各向同性的,这意味着它在所有方向看起来都是一样的。这个假设与爱因斯坦的方程是一致的,但并不是它们所需要的。从这个想法出发,科学家们建立了一个描述宇宙的宇宙学模型标准。

“这个[假设]实际上是以我们进行计算的方式,我们分析数据的方式,以及我们做很多事情的方式编码的。但你必须对它进行测试。你不能只希望最好。”英国诺丁汉大学物理和天文学学院的研究员丹妮拉·萨德(Daniela Saadeh)说到。

为了确定这些关于宇宙及其基本物理学的假设是否正确,科学家们收集观察结果来测试他们的模型。特别是,他们使用来自宇宙微波背景的光(或简称CMB)。这是我们所能观测到的最古老的光,它在大爆炸后仅仅发出了38万年,是宇宙学家研究宇宙的信息宝库。

CMB在各个方向看起来几乎相同,但它的温度有着微小的变化,只有千分之一度,这些变化受到了宇宙的历史、内容和几何学的影响。通过研究这些差异,科学家们可以看出宇宙是否以任何方式翘曲,这表明旋转或扩张在一个方向上比另一个方向上有所增加。光的偏振测量(基本上是它的方向),同样可以提供关于宇宙几何学的信息。

根据Saadeh和伦敦帝国理工学院天体物理学家Stephen Feeney于2016年在《物理评论快报》上发表的研究:科学家发现CMB没有显示出宇宙在旋转的证据。此外,宇宙各向同性的可能性为120,000比1,这意味着无论你看哪个方向,它看起来都是一样的。另一项研究发现,宇宙是均匀的概率为95%——这意味着在大尺度上它在任何地方都是一样的。

所有这些研究表明宇宙基本上是均匀的而不是旋转的。未来几十年内,对CMB极化的测量可能会有所改善,但新的数据不太可能挑战先前的发现。

虽然宇宙不旋转的结果对于那些基于这个假设建立模型的宇宙学家来说无疑是一种解脱,但它也给了我们一个有趣的视角来看待我们在宇宙中的位置。

本文源自 Live Science ,由米粮仓 艾米 基于创作共用协议(CC BY-NC)发布。

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