神秘反物質 使宇宙加速膨脹(圖)



星系間存在反物質導致了宇宙加速膨脹(網路圖片)

據國外媒體報導,當科學家在1998年發現我們的宇宙正在加速膨脹的時,關於暗能量存在的解釋就變得十分耐人尋味。這是因為在研究暗能量到底是什麼的課題上進展一直很緩慢,自其誕生以來成為一個困擾越來越多物理學家的謎團。

來自義大利都靈的國家天體物理研究所科學家馬西莫·維拉塔(Massimo Villata)認為:描述暗能量顯得有些「尷尬」作為標準宇宙學中的特別「元素」,在其之外的領域就沒有任何實際意義。馬星系空隙中存在神秘反物質 導致宇宙加速膨脹西莫·維拉塔是眾多希望解開宇宙加速膨脹之謎的科學家之一,目前該理論涉及到萬有引力在暗能量中的行為。在這種情況下,萬有引力可能源於星系之間巨大空隙中隱藏的反物質。

星系之間存在的巨大的時空空隙,尤其是位於臨近星系的周圍時空,存在著宇宙中最大的結構,並組成了我們的宇宙框架,這就是著名的「大尺度絲狀結構」,連接著星系與宇宙空洞,也形成了密集的超星系團。現在的問題是,「大尺度絲狀結構是否是空無一物或者存在著互斥的反物質」。馬西莫·維拉塔最新的關於反物質起源的論文將很快在《天體物理與空間科學》期刊上出版,該文章論述了反物質可能就隱藏在星系間的巨大空隙中,並通過反引力與正物質分離。

通過這個解釋我們可以發現,物質與反物質之間存在反引力的作用,其也被廣義相對論所預言。在此方案中,物質由正重力荷組成,而反物質由負重力荷組成,其結果是物質與反物質在兩種重力荷相互吸引、相互排斥。物質與反物質間的反引力斥力可能非常強大,事實上,馬西莫·維拉塔通過計算髮現其可能是導致宇宙加速膨脹的原因,並可能消除由暗物質以及暗能量所產生的影響。

這種形式的萬有引力產生模式、亦或理論可以解釋一些天文觀測現象,而從暗能量的角度卻不能。最近,科學家觀測到本地星系群出現了異常的運動情況,所謂的本地星系群包括了銀河系以及周圍星系、部分宇宙空間,其結構的重要組成部分便是地球所在的銀河系與相鄰的仙女座大星系,這些星系和區域結產生了特有的運動速度,表現出與宇宙其他部分存在差異性。

天文學家已經確定出本地星系群三個組成部分的速度特徵,其中一個便是著名的仙女座大星系;另一個則是半人馬座星系,雖然它的起源目前還不清楚;第三個組成部分是被科學家稱為「本地速度異常」的結構,這是因為該部分所產生的引力並不直接作用於任何本地星系群中關鍵的組成部分。

馬西莫·維拉塔認為:與本地星系群中的前兩個部分所不同的是,第三個部分的引力在星系群中的並不起作用,但卻產生了排斥作用。這個觀點存在可能的觀測證據支持,科學家注意到在獅子座螺旋星系介於速度異常區與本地星系之間,該星系出現了類似的異常現象。因此,維拉塔對本地星系群中第三個部分,即速度異常區域可能起源於星系群的另外一側,它在星系群中的作用並不是產生引力互相吸引,而是產生相互排斥作用。

對此,維拉塔計算了應該存在的反物質質量,這些反物質位於星系間的巨大空隙區域,可能導致了本地星系群中速度異常區的反引力作用機制。在這種條件下,反物質的行為就會表現的像我們星系附近存在著的暗能量。如果從更大的尺度上看,星系間存在著越來越多的反物質就可以驅動宇宙的膨脹,而不需要暗能量的參與,在進一步推論可以發現,甚至不需要宇宙大爆炸作為宇宙加速膨脹的第一推動力,而後者則暗示了可能存在一個循環的宇宙模式。

該理論還暗示了我們所生存的宇宙中存在著等量的物質與反物質,這也使標準模型所預言的。而目前科學家正在被正反物質的不對稱性所困擾,所觀測到的宇宙中幾乎都是正物質,該理論也為反物質的大量存在提供了理論基礎。維拉塔認為這個發現結果使得反引力可替代暗能量的作用。

暗能量被認為是均勻分布的,因此它可以用來解釋宇宙加速膨脹機制。但暗能量理論不能解釋本地星系中出現的速度異常區域和反引力效應問題,也不能解釋星系群之間在的巨大時空空隙,以及若干個關於在我們銀河系之外的相鄰星系的一些性質。然而,反物質存在於本地星系群之間巨大時空空隙的理論可以解釋加速膨脹所引發的事件,如果在更大的尺度上觀察,將所有隱藏於星系間空隙的暗物質納入計算,該理論還能自洽與宇宙加速膨脹,而不需要暗能量參與宇宙的加速膨脹進程,有趣的「第一推動力」問題同樣也沒有存在的必要。

但是,將這樣的理論通過實踐觀測得以檢驗,存在著較大的難度。

有些人認為廣義相對論所預測的反引力作用可能不正確,而事實上在該發現報告中也提到了被稱為反引力透鏡效應的現象。理論上,假設我們擁有一幅坐標清楚的巨大時空之外的星系團3D地圖,就很容易分析出視向光線是否收到擠壓變形,如果此類現象被證實,那就意味著在星系間巨大的時空空隙存在著非常稠密的反物質堆積。

但是這個問題還會引發另一個效應,即在視向方向上強烈扭曲著星系與星系團之間的分布,由於這種奇特的移動影響著紅移的測量,使得我們所觀測的星系群形狀出現變化。因此,我們很難通過反引力透鏡甄別一個星系團是否受到該效應的拉伸或者擠壓而變薄了。



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