挑戰現有模型中國科學家發現宇宙更年輕
根據中國科學院國家天文台,1月22日,國際學術期刊《自然天文》在線上發表了該天文台郭琦研究團隊的一項重要成果。研究團隊利用斯隆光譜紅移巡天,發現大質量星系群中衛星星系對相對於中央星係有同向運動超出,這與標準宇宙學模型預測的差異顯著,暗示了一個更年輕的宇宙。
在標準宇宙學模型中,先形成小結構,再逐級並合,形成越來越大的結構。
大質量星系群和星系團作為宇宙中最大的結構,其維裡化狀態反映了宇宙演化的狀態。
研究團隊測量了813個大質量星系群周圍衛星星系對的動力學,特別著重於沿著視線方向的運動相關性。
結果發現,分佈在中央星系兩側的衛星星係對,相對於中央星系的視向速度偏移,更傾向具有相同方向,而衛星星系對同向運動通常表徵了它們沿著大尺度結構被吸積的過程。
衛星星系對同向運動的超越在基於標準宇宙學模型的數值模擬中也被預測到,但其比例遠低於觀測結果。
觀測資料相較於兩個數值模擬的預測值,分別出現了4.1σ和3.6σ的超出。
觀測和理論預測之間的巨大差異,表明在真實的宇宙中,大質量星系群比根據宇宙微波背景輻射推測的形成更晚,因此也預示了更年輕的宇宙,傾向於支持比PLANCK結果更高的哈伯常數,更接近近鄰宇宙中對哈伯常數的測量結果,這挑戰了目前的宇宙學模型。
另一方面,目前數值模擬中的重子物質過程偏差,也提供了一個可能的解釋。未來需要結合理論和觀測的進一步發展,才能最終確定宇宙的年齡。
上圖中,左側是往大質量星系群中掉落的星系,其中紅色區域為一個大質量星系群,黃色圓圈裡的為正沿著大尺度纖維狀結構掉落的星系,它們相對於中央星系沿相同方向運動。
右圖是同向運動衛星星係對佔比隨張角的變化。黑色帶圓點的實線為觀測結果,藍線和紅線為理論模擬預測結果,黑色虛線為隨機分佈,陰影區為自舉標準誤差範圍。