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相对论即将迎来严格检验
2015-03-09 15:07 来源:IT之家 浏览:78
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  来自德国海德堡大学的物理学家等研究人员,通过分析欧洲航天局的普朗克卫星获得的数据,对暗能量与引力理论有了新的见解。他们的研究结果表明,迄今为止宇宙学标准模型对当前宇宙依然是一个很好的描述。然而,当普朗克的数据与其他天文观测数据相比较时,会出现几个偏差。进一步的研究必须确定这些偏差异常是否是由于测量的不定性或者其他未被发现的物理关联问题所引起的。这也将挑战爱因斯坦的引力理论。因此,普朗克数据的分析也为未来的太空任务提供了研究的动力。

  从2009年到2013年,欧洲航天局的普朗克卫星一直在测量所谓的宇宙微波背景辐射。宇宙微波背景辐射起源于130亿年前,大约是宇宙大爆炸之后约38万年。由于宇宙的膨胀,这种弥漫于整个天空的微波波段的光线依然能被我们观测到。2009年到2013年,普朗克巡视天空,获得了前所未有的这种古老光线的细节。现在,普朗克的数据已经被一些研究文章采用并且已经发表了。海德堡大学理论物理研究所的宇宙学研究小组也参与了这些研究。

  "精确测量宇宙微波背景辐射可以揭示温度的微小差异,在宇宙微波背景地图上,这些温度波动看起来像小斑点。每个斑点代表温度高或者低温的区域,"理论物理研究所青年研究小组负责人瓦莱里娅·皮特力诺博士解释道。在此前的研究结果当中指出只有宇宙学模型中六个描述宇宙大爆炸发展的参数相对比较准确。宇宙微波背景的温度差异可以使研究人员能够确定这些参数非常精确。其中有个称之为暗能量的,占宇宙总能量的70%,导致宇宙加速膨胀。

  研究暗能量尚处于起也步阶段。虽然宇宙微波背景中的数据显示暗能量是存在的,但是它的成分还不清楚。采用最新的卫星数据,普朗克的研究人员在考虑暗能量中结合了各种理论,也为了完善引力理论。因此也会质疑爱因斯坦理论中的引力理论假设。他们采用了不同的方法与其他测量的数据,包括重子声学振动,这是早期的宇宙密度波,现今的哈勃常数等等。

  从普朗克的数据中,科学家可以确定过去到底存在多少暗能量。"奇怪的是,早期的暗能量显著低于我们预期的含量。到目前为止,当宇宙微波背景辐射被释放时,假定暗能量占全部能量的含量至多达到1%。但是最新普朗克的数据表明,它可能不超过0.4%,"皮特力诺博士说。"预期早期宇宙中有相当高的暗能量,而这成了早期宇宙暗能量理论模型的一个大问题,"理论物理研究所的利玛窦·马蒂内利博士补充到。

  此外,通过分析普朗克的数据发现自身引力作用产生不与宇宙学标准模型完全一致的干扰。尽管这些偏差的微小与变动取决于数据的收集,但是他们还希望进一步的测试与调查其他收集的数据。"进一步的研究可能使我们发现是否要将目前正在处理的爱因斯坦引力理论的偏差问题重新回到蓝图上,"瓦莱里娅·皮特力诺博士说。对于物理学家来说,数据的分析对研究暗能量和引力宇宙学显得至关重要。他们可以为将来的卫星任务提供不可估量的推动力,比如2020年由欧洲空间局与美国宇航局联手合作的欧几里得任务,海德堡大学天文研究所也将再次参加那样的任务。


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