宇宙可能在"自转",5000亿年一圈?最新研究或解开天文学最大谜团

发布者:红衣大砲 2025-5-19 10:13

在2025年2月,《皇家天文学》期刊发表了一项研究,天文学家基于詹姆斯·韦布空间望远镜的观测,分析了263个星系样本的信息,发现这些星系的旋转似乎存在一个优先的方向,其中一大部分星系都朝着同一个方向旋转。

这表明星系的旋转可能并非随机,进而有科学家推测宇宙可能正在旋转,这种旋转影响了星系的角动量,使它们有了优先的旋转方向。

甚至有研究得出了一个有趣的结论:我们所在的宇宙可能处于一个旋转的黑洞之中。

而在2025年3月21日,《皇家天文学》期刊又发表了一项有关宇宙是否在旋转的研究。下面就来和大家详细讨论一下这项新研究中的宇宙旋转。

3月21日发表的这项研究,旨在解决一个关于宇宙旋转的特定问题——哈勃张力问题。

这是一个关于宇宙膨胀快慢的问题,而宇宙膨胀的快慢是用哈勃常数来描述的,所以我们可以看到论文题目为“Can rotation solve the Hubble Puzzle?”(旋转能解决哈勃之谜吗?)。

要理解这项最新研究,首先得清楚什么是哈勃张力问题。

1929年,天文学家爱德文・哈勃发现宇宙正在膨胀,并据此计算出了宇宙膨胀的速率,即现在所说的哈勃常数。哈勃常数是目前人类探索宇宙最为重要且基础的物理参数之一,确定宇宙的大小、年龄、天体距离以及暗能量等,都需要用到这个参数。

加速膨胀宇宙模型

显然,哈勃常数的数值越精确,我们对这些宇宙问题得到的答案也就越准确。所以在现代宇宙学中,天文学家一直致力于精确测量哈勃常数。然而,随着技术和仪器的不断进步,高精度测量却带来了一个意想不到的结果。

目前天文学界有两种主流测量哈勃常数的方法:宇宙阶梯法和宇宙微波背景辐射法。

宇宙阶梯法是根据标准烛光,如Ia型超新星和造父变星这类天体,测量它们的退行速度来计算哈勃常数。用宇宙阶梯法测量得到的最具代表性的数值,来自哈勃太空望远镜的观测,之后韦伯望远镜也对这一数值进行了观测验证。

而宇宙微波背景辐射法的数据,则来自2018年普朗克卫星公布的结果,其测量的哈勃常数为67(km/s)/Mpc(公里每秒每百万秒差距)。

造父变星

按道理,两种方法测量的结果应该是相同的,但实际情况是,我们得到了两个不同且难以调和的结果。这种差异意味着我们无法对宇宙的一些基本问题做出准确判断。

以宇宙年龄这个最基础的问题为例,依据67(km/s)/Mpc的哈勃常数计算,宇宙年龄约为138亿年;而依据70(km/s)/Mpc计算,宇宙年龄则为128亿年。

究竟哪个更接近真相呢?我们目前不得而知,这就是所谓的哈勃张力问题。

为什么会出现这样的问题?为何两种测量方法会有差异?这是目前人类探索宇宙面临的最大谜团之一。

自该问题出现后,整个天文学界都在努力探寻解释这种差异的原因。天文学家们提出了各种可能的解释,比如修正引力理论、考虑超对称粒子的影响等,只要能想到的,无论听起来多么奇特,都被纳入了研究范畴。

而3月21日发表的这项研究,提出了宇宙旋转这一解决方案。

尽管这目前只是一个数学模型,但不得不说,在加入旋转这一属性后,哈勃张力问题确实得到了解决。该模型认为,宇宙充满了均匀的旋转流体,当宇宙旋转时,会使时空发生扭曲。随着观测距离的增加,我们对宇宙膨胀的观测就会产生偏差。

也就是说,观测距离越远,得到的哈勃常数看起来就越小。

研究团队依据哈勃望远镜观测到的哈勃常数值进行探究,试图找出宇宙需要以多快的速度旋转,才能使观测结果与宇宙微波背景辐射所体现的67(km/s)/Mpc相匹配。

最终得出的结论是,宇宙大约每11年旋转0.002圈,旋转一周大约需要5000亿年。宇宙以这样的速度旋转,影响了时空,从而导致了如今观测到的不同哈勃常数。

其实,旋转宇宙理论并非首次被提出。

1950年,库尔特・哥德尔根据广义相对论提出了一个旋转宇宙模型。不过他的模型存在一个奇特之处,随着宇宙旋转,会形成闭合类时曲线,这是一种特殊的时空曲线,会使过去和现在连通,即过去的事件可以来到现在,现在的事件也能通向过去。

库尔特・哥德尔

这种情况在物理学中被认为是不被允许的,所以旋转宇宙理论之后逐渐被淡忘。但这次新研究得到的宇宙旋转速度,正好处于不会产生闭合类时曲线的速度边界,因此在理论上是被认可的。

不过,正如前文所说,这仅仅是为解决哈勃张力问题而提出的一个模型。

所以,这项研究并不意味着宇宙真的在旋转,还需要通过实际观测来验证。研究团队也提出了下一步计划,即探寻该模型的可观测性,以此来验证他们的推测。

再回顾之前2月关于星系旋转似乎存在优先方向的研究,有人推测这是否就是宇宙旋转的影响呢?这能否作为宇宙旋转在观测上的依据呢?既有理论推测,又有一定观测迹象,那么宇宙真的在旋转吗?目前尚无定论。

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