天文之謎/宇宙可能是彎曲的 而非平的?

在宇宙的一側,理論中的宇宙大爆炸遺留下的宇宙微波背景(CMB)輻射的溫度波動更大,科學家們對此一直百思不得其解。

大陸新聞中心/綜合報導

據英國《自然》雜誌網站近日報導,在宇宙的一側,理論中的宇宙大爆炸遺留下的宇宙微波背景(CMB)輻射的溫度波動更大,科學家們對此一直百思不得其解。現在,兩名宇宙學家表示,這種溫度波動偏差或許預示著宇宙可能是彎曲的(類似於馬鞍)而非平的。如果這一說法是正確的,那麼,它將顛覆人們根深蒂固的『宇宙是平的』這一觀念。

據人民網報導,美國航太總署(NASA)的威爾金森微波各向異性探測器(WMAP)人造衛星的目的是探測宇宙大爆炸後殘留的輻射熱,2004年,WMAP提供的測量結果首次表明,人們生活在一個不均衡的宇宙中。有些專家認為,這或許是一個系統錯誤,可以被WMAP的繼任者—歐洲航太總署的普朗克太空船提供的更精確的觀測結果糾正。但今(2013)年年初,普朗克探測器提供的結果也證明了這種不對稱性。

為了解釋這種不對稱性,英國愛丁堡大學的安德魯·利德爾和瑪麗娜·科爾特斯提出了一種新的暴脹理論。科學家們假設,大爆炸後,宇宙就開始快速膨脹—這段時期被稱為暴脹期。最簡單的暴脹理論認為,宇宙是平的,其暴脹主要由名為暴脹的量子場所驅動,暴脹有兩方面的作用:它觸發宇宙初期快速膨脹並產生微小的密度波動,密度更大的區域會吸收更多物質並最終形成我們現在看到的星團和星系。

但這一理論無法解釋宇宙的不均衡性,只能作為一種統計學上的大概。利德爾表示,如果宇宙微波背景輻射中的不均衡並非統計學上的大概,那麼,它們有望提供一個新視窗,讓我們管窺早期宇宙的詳細結構。

因此,他們對暴脹理論進行了修改,引入了第二個量子場—彎曲場(curvaton)。他們認為,暴脹場只是驅動了宇宙的快速膨脹;而彎曲場則導致『嬰兒宇宙』出現密度波動。如果宇宙空間在更大尺度上有微小的負曲率的話,可以觀察到這種波動,這或許表明,宇宙是彎曲的而非平的。宇宙微波背景中的溫度偏差或許源於引入了彎曲場的宇宙缺乏一致性。相關研究發表在最新一期的《物理評論快報》上。

北卡羅來納大學的理論學家阿德里安娜·埃里科克並沒有參與該研究,她表示,最新模型首次從基本原理方面解釋了宇宙的不均衡性。其實,早在2008年,她和同事也提出了一個類似的模型,但該模型沒有證明宇宙是彎曲的。利德爾表示,儘管大量觀察表明,宇宙確實是平的,但宇宙微波背景輻射中的這種波動偏差確實符合普朗克探測衛星的測量結果。當然,孰是孰非,只有等更精確的測量結果來回答。