大爆炸的声波表明地球正处于一个空洞之中

地球可能被困在一个星系范围的空洞之中，但无需恐慌。这实际上可能是理解宇宙年龄和膨胀速度的关键。最新的宇宙学研究正在为一种有争议的理论提供支持，该理论认为整个银河系位于一个巨大空洞的中心附近。

在英国皇家天文学会全国大会上分享的这项研究，将“大爆炸的声音”作为支持证据。原始声波在早期宇宙中留下了持久的印记，这似乎加强了我们生活在一个空洞中的观点，这可能解释了为什么遥远的天体运动速度比预期快得多。

大爆炸中冻结的声波

138亿年前创造宇宙的宇宙大爆炸并没有像“大爆炸”这个名字所暗示的那样发出震耳欲聋的声音。然而，它确实产生了声波，这些声波随着宇宙变得更冷、密度更低而最终停止，为今天的天文学家留下了宝贵的线索。

在宇宙充满恒星和星系之前，它是一个充满等离子体的炽热而致密的广阔空间。特别致密的微小物质团块吸引了周围的粒子。引力和光子产生的压力之间的相互作用导致粒子偏离轨道，来回反弹并产生称为重子声学振荡（BAOs）的波。

“这些声波只传播了很短一段时间，就在宇宙冷却到足以形成中性原子后冻结在原地，”朴茨茅斯大学的宇宙学家因德拉尼尔·巴尼克在新闻声明中说。“它们充当了一个标准尺，我们可以利用其角大小来描绘宇宙膨胀的历史。”

BAOs可能是解决哈勃张力之谜的关键，这个问题一直处于关于宇宙膨胀的深刻辩论的核心。哈勃张力代表了两种测量宇宙膨胀模型之间的差异：对遥远的早期宇宙在宇宙微波背景（CMB）中的测量预测了一个缓慢的膨胀率，而对较近的、较近期的宇宙的测量则显示了一个更快的膨胀率。

因此，科学家们一直在推测宇宙为何似乎以比预期更快的速度膨胀。一种解释是我们的星系位于一个空洞的中心附近。

这个理论提出，空洞的外部密度会高于中心，其引力会逐渐拉动空洞内部的物质。

“随着空洞的清空，物体远离我们的速度将比空洞不存在时更大。因此，这呈现出局部膨胀率更快的表象，”巴尼克在声明中说。

为了使这个理论成立，地球和我们的太阳系需要接近一个半径约为十亿光年的空洞的中心，其密度比整个宇宙的平均密度低约20%。

宇宙学标准模型——认为宇宙中的物质均匀分布——与局部空洞的观念相冲突。

然而，参与这项新研究的研究人员能够利用过去20年所有可用的BAO测量值建立一个模型。根据巴尼克的说法，“一个空洞模型比没有空洞的模型可能性高出约一亿倍，后者参数旨在拟合普朗克卫星进行的CMB观测，即所谓的均匀普朗克宇宙学。”

为了支持这个空洞模型，研究人员接下来将观察那些不再形成恒星的星系发出的光，试图了解那里有哪些类型的恒星。这将帮助他们确定星系的年龄，然后他们可以将这个年龄与红移——星系的光波长随着它远离地球而被拉伸的程度——结合起来，以更好地理解宇宙膨胀。

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