美科學(xué)家創(chuàng)建新模型一瞥宇宙誕生前模樣
來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 2009-06-23 22:38:49
據(jù)美國(guó)太空網(wǎng)報(bào)道,宇宙似乎是不均衡的,美國(guó)科學(xué)家創(chuàng)建的一個(gè)旨在解釋這種不均衡性的新模型,讓人們有機(jī)會(huì)一瞥宇宙誕生前發(fā)生了什么。
在天文學(xué)家觀察宇宙時(shí),不同方向的觀察結(jié)果存在差異。在宇宙的其中一側(cè),理論中的大爆炸遺留下的被稱之為“宇宙微波背景”的輻射密度和溫度波動(dòng)更大,這一點(diǎn)令人非常奇怪。新模型顯示,這種不均衡性可能由宇宙開始前——即體積瞬間從不到一個(gè)原子暴漲為大約高爾夫球大小,這一過(guò)程被稱之為“膨脹”——出現(xiàn)的巨大波動(dòng)導(dǎo)致的。
美國(guó)加利福尼亞州理工學(xué)院天體物理學(xué)家肖恩·卡羅爾(Sean Carroll)表示:“膨脹理論預(yù)言了密度和溫度波動(dòng),但這種現(xiàn)象在宇宙任何一個(gè)區(qū)域應(yīng)該是一致的。對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的人認(rèn)為,宇宙其中一側(cè)出現(xiàn)的波動(dòng)幅度更大,我們的工作就是試圖解釋這種差異。”卡羅爾參與了新模型創(chuàng)建工作,具體細(xì)節(jié)刊登在12月16日出版的《物理學(xué)評(píng)論D輯》上。
科學(xué)家認(rèn)為,膨脹理論預(yù)測(cè)的溫度和密度正常波動(dòng)成為當(dāng)前我們看到的宇宙結(jié)構(gòu)的“種子”。膨脹發(fā)生后不久,密度更大的區(qū)域吸收了更多物質(zhì)并最終形成我們現(xiàn)在看到的星團(tuán)和星系,密度較少的區(qū)域成為通常情況下星系、恒星和行星“缺席”的空白區(qū)。
然而,正常的膨脹模型無(wú)法解釋宇宙的不均衡性。為了做到這一點(diǎn),卡羅爾、加州理工學(xué)院另一位天體物理學(xué)家麥克·卡米科維斯基(Marc Kamionkowski)以及研究生阿德里安娜·埃里科克(Adrienne Erickcek)測(cè)試了一項(xiàng)新的膨脹理論,這一新版本認(rèn)為兩個(gè)場(chǎng)與宇宙早期擴(kuò)張有關(guān)。在標(biāo)準(zhǔn)的膨脹理論中,一個(gè)名為“暴漲場(chǎng)”的場(chǎng)導(dǎo)致宇宙快速擴(kuò)張以及密度波動(dòng)。但卡米科維斯基及其小組發(fā)現(xiàn),如果膨脹由兩個(gè)場(chǎng)而不是一個(gè)場(chǎng)導(dǎo)致,密度波動(dòng)將呈現(xiàn)出不均衡性。在新模型中,與宇宙體積膨脹掛鉤的是暴漲場(chǎng),另一個(gè)此前提出的被稱之為“curvaton”的場(chǎng)則與密度波動(dòng)有關(guān)。
新模型同樣暗示膨脹之前可能存在的情形,宇宙的不均衡性可能是膨脹開始前出現(xiàn)的巨大波動(dòng)導(dǎo)致的一個(gè)結(jié)果?卓凭S斯基說(shuō):“所有的一切都被蒙上一層面紗。如果我們的模型成立,我們就有機(jī)會(huì)揭開這層面紗,研究面紗之下的世界。”卡米科維斯基等人的下一步工作是收集更多與宇宙微波背景有關(guān)的數(shù)據(jù),以證實(shí)當(dāng)前發(fā)現(xiàn)的不均衡性成立?_爾在接受太空網(wǎng)采訪時(shí)說(shuō):“迄今為止,我們還只是通過(guò)這些數(shù)據(jù)得出不均衡性結(jié)論,也就是說(shuō),這并不代表宇宙真的擁有這種特征。因數(shù)據(jù)中的錯(cuò)誤而得出不均衡性結(jié)論的可能性是存在的。”
2009年,歐洲航天局將發(fā)射一顆新衛(wèi)星——“普朗克”,在設(shè)計(jì)上,它能夠以空前的靈敏度和解析度為宇宙微波背景繪圖。如果普朗克發(fā)現(xiàn)這種輻射的密度失去平衡,宇宙學(xué)家必須在膨脹表現(xiàn)出的這種令人迷惑的特征面前作出妥協(xié)。雖然需要對(duì)當(dāng)前理論做出一些大的修正,但很多物理學(xué)家一定愿意接受這種挑戰(zhàn)。卡羅爾說(shuō):“這是每一個(gè)人都希望做的事情,整個(gè)過(guò)程一定非常有趣。”
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