宇宙加速膨胀或与合并婴儿宇宙有关

2024-04-19 09:18:13 来源：科技日报

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长期以来，科学家们一直在探索宇宙加速膨胀的奥秘，但是现有理论似乎都未能完全令人满意。近期，在英国《宇宙学与天体粒子物理学学报》上发表的一项研究指出，宇宙加速膨胀可能是它与更小的婴儿宇宙合并导致的。

打开宇宙加速膨胀新思路

大爆炸宇宙模型一直是我们理解宇宙起源和演化的重要工具。该模型提出，宇宙是由普通物质、暗物质和暗能量组成的。其中，暗能量约占宇宙总能量的70%，并在宇宙中均匀分布，还通过斥力作用推动宇宙的加速膨胀。作为暗能量存在的重要支撑，宇宙学常数最初由阿尔伯特·爱因斯坦引入广义相对论。由于科学家从未真正观测到暗能量，且它不参与电磁相互作用，这让许多天体物理学家质疑暗能量的存在，并探索其他理论解释宇宙加速膨胀的可能性。

最新研究提出了一种新的宇宙加速膨胀模型，认为宇宙当前加速膨胀可能缘于婴儿宇宙的融合。研究人员表示，与传统的大爆炸宇宙模型相比，用他们的理论计算出的宇宙膨胀率更符合观测结果。

婴儿宇宙概念是由物理学家史蒂芬·霍金提出的。霍金认为，黑洞所吸收的粒子并不会永久留在黑洞内部，而是会被黑洞释放至另一个时空之中。这个时空仿佛是从母宇宙衍生出来的新宇宙，因此被称为婴儿宇宙。

中国科学院国家天文台研究员张承民表示，新模型不需要引入宇宙学常数，也不需要采用暗能量的概念，转而采纳了霍金等人提出的婴儿宇宙猜想，为我们理解宇宙膨胀提供了新视角。

然而，对于婴儿宇宙的存在，科学界目前尚未有直接观测证据证实。张承民表示，就像天文学家无法弄清暗能量问题一样，婴儿宇宙的存在与否，仍然是一个待解的谜团。

　新理论模型有待进一步验证

该研究还可以解释宇宙形成早期快速暴胀的难题。宇宙初期经历了一段超急剧膨胀时期，空间暴胀速度呈指数级增长，速度之快令人难以想象。物理学家在引力场方程中引入“暴胀子”这一概念来解释这一阶段的快速指数膨胀。然而，物理学家尚未明确暴胀子究竟是什么。

新研究却提出了不同的观点：这种超快速的早期暴胀可能是由于婴儿宇宙被母宇宙吸收，然后扩大的宇宙会继续与其他婴儿宇宙碰撞并将其纳入“怀中”。

张承民表示，如果这个模型得到证实，科学家或许将不再需要引入暴胀子来解释宇宙早期的快速暴胀现象。这将为人类研究宇宙开辟新思路。

虽然最新的研究为解释宇宙加速膨胀提供了新视角，但同样面临着一系列需要解决的问题。张承民认为，首要问题便是如何解释宇宙微波背景辐射。

根据新理论模型，如果宇宙的早期暴胀是婴儿宇宙被母宇宙吸收所致，那么如何解释已经观测到的宇宙微波背景辐射？宇宙微波背景辐射是人类观测到的最古老的宇宙痕迹，任何合理的宇宙模型都必须能够对这一现象做出合理解释。

此外，张承民还提到，目前科学界对于婴儿宇宙的数量、大小、质量等问题尚无定论。新提出的宇宙加速膨胀模型也未能对宇宙中氢元素和氦元素的占比等具体问题给出明确答案。

提出该模型的科学家也表示，他们的假设需要进一步的观察数据来验证。

张承民说：“每个时代的人都声称认识了宇宙的真理，然而每个时代的人对宇宙的认识可能都不全面，或许这正是研究宇宙的魅力所在。”