冷斑

冷斑

“冷斑”又稱WMAP冷斑點,是2004年由WMAP在波江座檢測出的一個區域,距地球約30億光年,長度跨越18億光年,是歷來發現的最大型宇宙結構,但擁有的物質卻少20%。大多數天文學家認為,宇宙誕生過程中是不太可能產生這個“冷斑”的,因為目前主流的理論,很難從數學上解釋其存在。

基本信息

概述

英國皇家天文學會近期(2017年5月)發表了一項有關宇宙中“冷斑”的研究,排除了這個神秘區域是一個“超級空洞”的假設,認為“冷斑”的存在,有可能是不同宇宙間相互碰撞所產生的,或將成為平行宇宙存在的首個證據。

這個“冷斑”是宇宙中一個溫度較其他區域低、擁有星系亦少約1萬個的地區,在2004年由美國宇航局的WMAP衛星首次發現,隨後在2013年,由歐洲航天局(ESA)的普朗克任務所證實。

組成

科學家原本推測,該區域只因擁有的星系太少,形同“超級空洞”,光經過時能量遭吸走,因此被誤認為較其他區域冷。但這項研究排除了這一假設。研究團隊發現,這個“冷斑”實際上由大批較小的空洞組成,且所有空洞均不足以造成這種“紅移”現象。

形成原因

研究的作者之一,英國達勒姆大學的湯姆·謝克斯教授稱,並不能完全排除這個“冷斑”是由“大爆炸理論”中少見的波動造成的,但如果不是這樣,就有更多的獨特的解釋。

他表示,這些可能的解釋中最令人興奮的是,“冷斑”是由我們的宇宙和另一個宇宙所碰撞造成的。宇宙相撞會造成輕微的星系非均質分布。謝克斯教授稱,如果進行進一步、更詳細的分析能夠證明這一點,“冷斑”或將成為多元宇宙存在的第一個證據。

超級空洞

一個居於主導地位的解釋是:冷斑點是在原始的CMB和我們之間的巨大空洞。空洞可以經由完全薩克斯-瓦福效應(IntegratedSachs-Wolfeeffect,ISW效應)或"利斯-夏瑪效應(Rees-Sciamaeffect)"造成一個比較低溫的區域。如果暗能量沒有像光子穿過一樣的舒展空洞,這種效應將會非常小。

在2007年8月,有兩篇論文在同一天內先後出現在astro-ph,兩者都引用外星系巡天(NVSS)的資料,證明來自靠近冷斑點方向的電波源密度一如預測的是異常的低。首先,使用對整個涵蓋的天空區域進行子波測量的分析,之後再檢查來源的數量和對冷斑點的亮度分布單獨進行平滑處理。。

雖然大的空洞在宇宙中早就被發現,但要解釋冷斑點的空洞必須是特別的大,或許千倍於典型空洞的大小。他可能相距60至100億光年的距離,並有10億光年的直徑,並且在宇宙中可能比在原始的CMB中的WMAP冷斑點更為罕見。

平行宇宙

另一種有爭議的論點,由LauraMersini-Houghton提出,可能是在宇宙暴脹之前,宇宙之間的量子纏結,造成在我們之外的另一個宇宙。LauraMersini-Houghton認為:"標準的宇宙論不能解釋如此巨大的空洞",而對WMAP冷斑點可能的假設是"…其他宇宙在我們宇宙的邊緣標示的不可能造成誤解的標記"。果真如此,這將是平行宇宙的第一個經驗證據(在理論的模型之前先證明平行宇宙)。這也支持聲稱這個項目在理論上是可以測試的弦論如果平行宇宙的理論是真實的,在天球南半球應該也有相似的空洞。

搜尋靈敏度

密西根大學的研究人員指出,冷斑點的異常是因為有一圈相對較熱的氣體環繞著的緣故,如果只是考慮它的大小和低溫的呈度並不罕見。就技術而言,它的檢測和發現取決於篩選用的過濾器,就好像是找到墨西哥帽漣漪(Mexicanhatwavelet)一樣。

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