GolevkaBao|宇宙大爆炸又有新发现?物理学家观测到宇宙弦新迹象,但仍需证实
在恒星的发条式闪烁中 , 其微妙畸变现象可能成为"本世纪的最伟大成果"——其认为这些畸变 , 是由宇宙诞生时遗留下来的巨大丝状网络造成的 。
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该动图为对膨胀宇宙中的宇宙弦的模拟 。 白色的弦比宇宙中可观察到的部分要长 , 而比可观察到的部分短些的环路则用红色显示;新形成的小环路为黄色 。
宇宙学家认为 , 在宇宙诞生之初 , 所有的自然力在一瞬间内是统一的 。 但随着宇宙的膨胀和冷却 , 这种超力凝聚成了我们熟悉的部分:引力、电磁力和强弱力 。
根据一些计算 , 宇宙冷却的速度可能已经快到超乎我们预料 , 以至于时空的结构产生断裂 , 形成了一个充满纯能量的细管网络 , 并且其已延伸到整个可观测宇宙的宽度 。
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宇宙弦的一种可能起源假说
早在20世纪70年代就有人预测过 , 宇宙弦早已超出了我们现有实验可测量的范围 。 不过 , 如今有一些物理学家认为他们已经瞥见了这些巨型一维结构存在的第一个证据 。
欧洲核子研究中心(CERN)实验室的理论物理学家凯·施米茨(KaiSchmitz)说:"我的直觉告诉我 , 这些初步迹象看起来是非常有希望 。 "但他指出 , 在任何人宣称发现有力证据之前 , 还有很长的路要走 。
"如果我们发现了宇宙弦 , 这将是本世纪最伟大的成果 。 "伦敦国王学院(King'sCollegeLondon)研究早期宇宙的宇宙学教授尤金·林(EugeneLim)表示:"但引用卡尔·萨根的话来说——'非凡的主张需要非凡的证据' 。 然而 , 现阶段的证据有点单薄 。 "
"虽然 , 现在所显示的数据似乎更倾向于宇宙弦的这一种解释 , 但数量也并没有多到足以证明 。 "——约翰·埃利斯
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假设一:脉冲星的摆动
来自纳格拉夫项目(NANOGrav)的新数据可能表明宇宙弦的存在 。 纳格拉夫项目——是一个由天文学家组成团队 , 并一直在密切关注着几十颗被称为脉冲星的旋转死亡恒星 。
脉冲星从它们的两极发射出无线电波 , 因此每当这些电波经过我们的视线时 , 我们可以从地球上方看到有规律的闪光 , 就像灯塔的闪光一样 。 然而事实上 , 脉冲星的闪烁点看起来是如此得不规则 , 以至于在1967年发现第一颗脉冲星时 , 就被命名为LGM-1 , 意为"小绿人" 。
由于脉冲星是最精确的宇宙计时器 。 因此 , 当它们的闪烁点被扭曲时 , 物理学家就会立马知道其中出了问题 。 其中特别是 , 研究人员寻找到由引力波造成的扭曲——时空中的涟漪 , 当引力波穿过脉冲星时 , 会改变闪烁点到达地球的时间的时间 。 这些引力波可能来自于宇宙弦的颤动、超大质量黑洞的碰撞 , 或者其他猛烈的宇宙过程 。
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纳格拉夫项目(NANOGrav)的最新分析报告于9月9日在线上发布 , 其汇总了12年多来对分布在北美各地的射电望远镜上观测到的几十颗脉冲星的数据结果 。 目前 , 这篇论文仍在接受同行评审 , 但研究人员发现 , 有某些东西以同样的方式扭曲了所有脉冲星发出的闪烁点 , 其频率与预期的引力波相同 。 这种模式的频率也有可能来自脉冲星中的一些未知的、常见的噪声源 , 或者是来自测量光点到达地球的时钟中的噪声源 。
物理家们已经开始对猜测纳格拉夫(NANOGrav)的试探性信号进行宇宙范畴内的解释 , 尽管这个信号缺乏一种确凿的特征 , 可以证明它是引力波:脉冲星计时中的一种关联性 , 它的出现是因为引力波以交替的方式拉伸和挤压时空 。 科学家们还需要更多的脉冲星计时数据 , 才能确定他们的信号是否具有这一关键特征 。
"我们还不能确定它是噪音 , 还是引力波信号 。 "国际脉冲星计时阵列(包括纳格拉夫NANOGrav在内的项目联盟)前主席阿尔贝托·塞萨纳(AlbertoSesana)说 。
假设二:宇宙射线
【GolevkaBao|宇宙大爆炸又有新发现?物理学家观测到宇宙弦新迹象,但仍需证实】纳格拉夫(NANOGrav)的论文在从事宇宙弦研究的物理学家中 , 引起了特别迅速的反应 。 施米茨(Schmitz)表示:"这就是所谓的法拉利追逐赛……每个人都急切地想让自己的第一篇论文发出来 , 成为一个奠定历史的开拓者 。 "当他听到纳格拉夫的这个消息时 , 他正在意大利山区徒步旅行 , 他在周末兴奋地与他的同事西蒙·布拉西(SimoneBlasi)在WhatsApp上聊这件事 。
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几天之内 , 他们就发布了一篇与维德兰·布尔达(VedranBrdar)合著的论文 , 他们认为如果宇宙弦是在宇宙有一定的超高温时产生的 , 那么这些数据就可以被解释为来自宇宙弦 。 施米茨(Schmitz)表示 , 这个温度在物理学家中"总会敲响警钟" , 因为在这一点上——强力、弱力和电磁力被认为是统一的 。
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