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一个不太“块状”,更复杂的宇宙?

宇宙知识 2025-10-05 2979

摘要:新的研究结合了宇宙进化史的两项主要调查的宇宙学数据,并发现在某些时候它可能比以前想象的要小。他们的发现表明,随着年龄的增长,宇宙可能变得更加复杂。...

在宇宙历史上,强大的力量在物质上采取了行动,将宇宙重塑成一个日益复杂的结构网。

一个不太“块状”,更复杂的宇宙?

现在,由宾夕法尼亚大学约书亚·金(Joshua Kim)和马修·马达瓦奇(Mathew Madhavacheril)领导的新研究及其在劳伦斯·伯克利伯克利国家实验室(Lawrence Berkeley National Laboratory)的合作者表明,在大约138亿年中,我们的宇宙已经变得“更加混乱,更复杂”,而不是预期的是,它已经存在了大约138亿年。

Madhavacheril说:“我们的工作与互补但非常明显的两种数据集相关,我们发现,在大多数情况下,结构形成的故事在爱因斯坦(Einstein)的严重性中的预测非常一致。我们确实看到了一个在近期范围内的预期差异,这是一个很小的差异。

数据,发表在宇宙学和天线物理学杂志和预印服务器ARXIV,,,,comes from the Atacama Cosmology Telescope's (ACT) final data release (DR6) and the Dark Energy Spectroscopic Instrument's (DESI) Year 1. Madhavacheril says that pairing this data allowed the team to layer cosmic time in a way that resembles stacking transparencies of ancient cosmic photographs over recent ones, giving a multidimensional perspective of the cosmos.

Madhavacheril Group的研究生研究员Joshua Kim的第一作者说:“行动覆盖了大约23%的天空,通过使用大爆炸以来一直在旅行的遥远,微弱的光线来描绘宇宙婴儿期的照片。” “正式地,这盏灯称为宇宙微波背景(CMB),但有时我们只是称其为宇宙的婴儿图片,因为它是大约380,000年历史的快照。”

金解释说,整个进化时期或宇宙已经老化的古老光的道路并不是一条直的。来自宇宙中的大型,密集的重型结构(如星系簇)的重力一直在扭曲CMB,就像图像在穿过一对眼镜时如何变形。 100年前,爱因斯坦首先预测了这种“重力镜头效应”,是宇宙学家如何推断出物质分布和年龄等特性的方式。

另一方面,Desi的数据提供了宇宙的最新记录。 Desi总部位于亚利桑那州的基特峰国家天文台,由劳伦斯·伯克利国家实验室(Lawrence Berkeley National Laboratory)运营,通过研究数百万星系的分布,尤其是发光的红色星系(LRGS),来绘制宇宙的三维结构。这些星系充当宇宙地标,使科学家可以数十亿年的物质分布。

Kim说:“来自Desi的LRGS就像宇宙的最新照片,向我们展示了星系在不同距离的分布方式。” “这是了解结构如何从CMB地图发展到今天星系所在的一种有力方法。

通过将ACT CMB数据的镜头图与Desi的LRG相结合,该团队在古代和近期宇宙历史之间创造了前所未有的重叠,使他们能够直接比较早期和晚期的测量。 Madhavacheril说:“这个过程就像宇宙的CT扫描,我们可以在其中浏览宇宙历史的不同切片,并物质如何在不同的时期聚集在一起。它直接了解了数十亿年的重力影响如何变化。”

这样一来,他们注意到一个很小的差异:稍后时期预期的块或密度波动并不完全匹配预测。 Kim说,Sigma 8(σ8)是一种测量物质密度波动振幅的指标,它是一个关键因素,并且降低的σ8值表明降低的量比预期的要少,这可能意味着宇宙结构未从早期模型中得到的预测而发展,并表明宇宙的结构增长可能会在当前模型中完全解释当前模型。

他解释说,这种对期望的轻微分歧说:“不足以最终提出新的物理学 - 这种偏差纯粹是偶然的。”

如果确实不是偶然的偏差,那么可能会发挥某些未指定的物理学,从而调节结构如何在宇宙时间内形成和发展。一个假设是,黑暗能量 - 被认为推动宇宙加速扩展的神秘力量 - 可能比以前所理解的更大的宇宙结构形成。

展望未来,团队将使用更强大的望远镜(例如即将到来的Simons天文台),该望远镜将以更高的精度来完善这些测量,从而更清晰地了解宇宙结构。

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