最后,一个普通的宇宙

相反,根据美国和以色列的天文学家的说法,它可能包含的物质比想象的多四倍。仅仅这种普通物质的引力就足以解释恒星和星系的运动。

宇宙学家通过测量宇宙中普通或重子物质的数量,通过测量前几分钟内产生的元素的丰度来估算宇宙物质的数量。伪造这些元素的核反应速率取决于胚胎宇宙中重子物质的密度。

因此观察到的这些元素的丰度显示出有多少重子物质。大爆炸的主要产物是氢-1和氦-4,加上少量的氘(氢-2),氦-3和锂-7。

长期以来,这些元素的丰度表明宇宙的重子物质相对较少。不足以阻止宇宙永久扩张所需质量的6%。

但宇宙中必须包含许多微粒物质,因此宇宙学家不得不发明各种类型的非核子暗物质,由异质的基本粒子或质量小的中微子组成,以解释平衡。哈佛 - 史密森尼的Dimitar Sasselov马萨诸塞州剑桥的天体物理中心和以色列特拉维夫大学的Dalia Goldwirth现在想出了避开异国黑暗物质的理由。

他们认为天文学家可能低估了氦-4的丰度。这种测量至关重要,因为在宇宙最早的时刻形成的氦-4越多,必须存在的重子物质的数量就越多。

氦的丰度很难测量。它涉及检查在非常热的恒星周围的气体中由激发的氦原子在特定波长释放的辐射光谱线。

为了找到强氦光谱线,天文学家会在含有电离氢的空间区域看到。一个确定的迹象表明附近有热星。

不幸的是,我们银河系中的氢离子区域没有显示氢或氦的原始丰度,因为它的许多恒星已经将大量的氢转化为氦。相反,天文学家必须观察星系很少的小星系。

从这些星系观测到的光谱线来看,天文学家估计氦-4占原始宇宙质量的23%。反过来,这种丰度意味着宇宙中重子物质的量相对较小。

但Sasselov和Goldwirth声称,用于将谱线数据转换为氦-4丰度的数字的计算过于简单化。他们现在已经应用了更复杂的氢和氦原子如何发射辐射的模型,并说氦-4可以构成原始宇宙质量的25.5%。

这种氦丰度的微小变化 - 4对宇宙中重子物质的估计有很大影响。如果原始的氦-4丰度与Sasselov和Goldwirth所说的一样高,那么宇宙重子物质的质量将是当前估计值的三倍以上,或约为停止宇宙所需质量的20%。

这个问题可能集中在天文学家难以检测的暗物体上,例如黑洞或失效的恒星,称为褐矮星。许多科学家都会欢迎这一结果,因为它巧妙地解释了为什么星系团中的各个星系不会相互飞离。

为了提供足够的质量来产生将星团聚集在一起所需的引力吸引力,天文学家们计算出宇宙必须包含最终停止其自身膨胀所需质量的10%至20%。这属于Sasselov和Goldwirths估计的范围。

因此,如果天文学家是正确的,那么所有宇宙都很重要。Sasselov和Goldwirth将于今年5月在Astrophysical Journal Letters上发表他们的作品。

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