宇宙年龄究竟有多大?最新研究发现比当前宇宙学模型预测的年轻

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题图:往大质量星系群中掉落的星系(图片来源:廖世鸿),红色区域为一个大质量星系群,黄色圆圈里的为正沿着大尺度纤维状结构掉落的星系,它们相对于中央星系沿相同方向运动。中国科学院国家天文台/供图

中新网北京1月23日电 (记者 孙自法)从宇宙大爆炸至今的138亿年,是宇宙的真实年龄吗?关于宇宙的年龄之谜长期以来备受关注,天文学界也持续开展相关研究。

来自中国科学院国家天文台的最新消息说,该台郭琦研究团队联合中国科学院大学、上海交通大学和荷兰莱顿大学等多家中外机构合作者,利用斯隆光谱红移巡天发现了大质量星系群中卫星星系对相对于中央星系有同向运动超出,这与当前宇宙学模型预测的差异显著,暗示了一个更年轻的宇宙,也意味着宇宙的真实年龄比当前基于宇宙微波背景预测的年轻。

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这项重要天文研究成果论文,近日在国际专业学术期刊《自然-天文》在线发表。

郭琦研究团队介绍说,标准宇宙学模型已在很多方面取得成功,在其框架下,小结构先形成,然后逐级并合形成越来越大的结构。大质量星系群和星系团作为宇宙中最大的结构,其动力学平衡状态反映了宇宙演化的状态。天文学家通常可以借助卫星星系的动力学信息推测星系群和星系团的动力学状态。

在本次研究中,借助斯隆光谱红移巡天,研究团队测量了813个大质量星系群周围卫星星系对的动力学,特别侧重于其沿视线方向的运动相关性。研究团队发现,分布在中央星系两侧的卫星星系对,相对于中央星系的视向速度偏移,更倾向具有相同方向,而卫星星系对同向运动通常表征了它们沿着大尺度纤维结构被吸积的过程。

同时,卫星星系对同向运动的超出在基于当前宇宙学模型的数值模拟中也被预测到,但其比例要远低于观测结果。此次研究的观测数据相比于两个数值模拟的预测值,均表现出大幅度超出。

同向运动卫星星系对占比随张角的变化:黑色带圆点的实线为观测结果,蓝线和红线为理论模拟预测结果,黑色虚线为随机分布,阴影区为自举标准误差范围。中国科学院国家天文台/供图

研究团队表示,观测和理论预测之间的巨大差异,表明在真实的宇宙中大质量星系群比根据宇宙微波背景辐射推测的形成更晚,因此也预示了更年轻的宇宙。一方面,其倾向于支持比宇宙微波背景预测结果更高的哈勃常数,更接近于近邻宇宙中对哈勃常数的测量结果,这挑战了目前的宇宙学模型。另一方面,目前数值模拟中的重子物质过程偏差也提供了一种可能的解释。

他们认为,未来研究还需要结合理论和观测的进一步发展,才能最终确定宇宙的年龄。(完)

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