研究宇宙的科學(xué)家們有一個(gè)被稱為”平庸原則”的最受歡迎的哲學(xué)，它在本質(zhì)上表明，與宇宙的其他部分相比，地球、太陽或銀河系確實(shí)沒有什么特別之處。現(xiàn)在，科羅拉多大學(xué)博爾德分校（CU Boulder）的新研究為”平庸”的論點(diǎn)增加了另一個(gè)證據(jù)。平均而言，相對于早期宇宙，星系是處于靜止?fàn)顟B(tài)的。該校天體物理學(xué)教授杰里米-達(dá)林于2022年5月26日在《天體物理學(xué)雜志通訊》上發(fā)表了這一新的宇宙學(xué)發(fā)現(xiàn)。
這張由美國宇航局/歐空局哈勃太空望遠(yuǎn)鏡拍攝的2003年9月至2004年1月的照片合成的圖片顯示了宇宙最深的可見光圖像中的近萬個(gè)星系，橫跨數(shù)十億光年。圖片來源：NASA、ESA、S. Beckwith（STSCI）、HUDF團(tuán)隊(duì)提供。
“這項(xiàng)研究告訴我們的是，盡管我們認(rèn)為自己處于一個(gè)有趣的運(yùn)動中，但這與我們對宇宙的一切了解是一致的–這里沒有什么特別的事情發(fā)生，”達(dá)林說。”作為一個(gè)星系或觀察者，我們并不特別。”
大約35年前，研究人員發(fā)現(xiàn)了宇宙微波背景，它是宇宙大爆炸期間形成的電磁輻射。宇宙微波背景在我們運(yùn)動的方向上顯得比較溫暖，在遠(yuǎn)離我們運(yùn)動的方向上顯得比較冷。
從這個(gè)早期宇宙的光芒中，科學(xué)家可以推斷出太陽–以及圍繞它運(yùn)行的地球–正以一定的速度向某個(gè)方向運(yùn)動。研究人員發(fā)現(xiàn)，我們推斷的速度是光速的幾分之一，很小，但不是零。
天體物理學(xué)教授杰里米-達(dá)林研究星系演變、大質(zhì)量黑洞、恒星形成和宇宙學(xué)。信用：科羅拉多大學(xué)博爾德分校
科學(xué)家們可以通過計(jì)算從地球上可見的星系或?qū)⑺鼈兊牧炼认嗉觼愍?dú)立檢驗(yàn)這一推論。他們能夠做到這一點(diǎn)，主要得益于阿爾伯特-愛因斯坦1905年的狹義相對論，該理論解釋了速度如何影響時(shí)間和空間。在這個(gè)應(yīng)用中，一個(gè)在地球上的人朝一個(gè)方向–與太陽和地球移動的方向相同–向宇宙望去，應(yīng)該看到更明亮、更藍(lán)、更集中的星系。同樣，從另一個(gè)方向看，這個(gè)人應(yīng)該看到更暗、更紅、間隔更遠(yuǎn)的星系。
但是，當(dāng)研究人員近年來試圖計(jì)算星系時(shí)–這是一個(gè)難以準(zhǔn)確做到的過程–他們得出的數(shù)字表明，太陽的運(yùn)動速度比以前認(rèn)為的要快得多，這與標(biāo)準(zhǔn)的宇宙學(xué)是不一致的。
達(dá)林說：”在整個(gè)天空中計(jì)算星系是很難的，你通常只能在一個(gè)半球或更小的范圍內(nèi)計(jì)算。而且，除此之外，我們自己的星系也會礙事。它的塵埃會使你找到更少的星系，并且當(dāng)你接近我們的星系時(shí)，會使它們看起來更暗。”
達(dá)林對這個(gè)宇宙學(xué)難題感到好奇和困惑，所以他決定親自調(diào)查。他還知道有兩項(xiàng)最近發(fā)布的調(diào)查可以幫助提高星系計(jì)數(shù)的準(zhǔn)確性–并揭示出速度之謎：一項(xiàng)是位于新墨西哥州的甚大陣列天空調(diào)查（VLASS），另一項(xiàng)是位于澳大利亞的快速澳大利亞平方公里陣列探路者連續(xù)調(diào)查（RACS）。
“我喜歡這個(gè)想法，愛因斯坦很久以前告訴我們的這個(gè)基本原理是你可以看到的。這是一個(gè)非常深?yuàn)W的東西，看起來超級奇怪，但如果你出去數(shù)星系，你可以看到這種整齊的效果。它并不像你想象的那樣深?yuàn)W或奇怪。”- 杰里米-達(dá)林
這些調(diào)查使達(dá)林能夠通過將南、北半球的景色拼湊在一起來研究整個(gè)天空。重要的是，新的調(diào)查還使用了無線電波，這使得它更容易”看”穿銀河系的塵埃，從而改善了宇宙的視野。
當(dāng)達(dá)林分析這些調(diào)查時(shí)，他發(fā)現(xiàn)星系的數(shù)量和它們的亮度與研究人員之前從宇宙微波背景中推斷的速度完全一致。
他說：”我們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)明亮的方向和一個(gè)暗淡的方向–我們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)有更多星系的方向和一個(gè)有更少星系的方向。最大的區(qū)別是，它與宇宙微波背景中的早期宇宙一致，而且它有著同樣的速度。”
由于達(dá)林的發(fā)現(xiàn)與過去的結(jié)果不同，他的論文可能會促使各種后續(xù)研究來證實(shí)或質(zhì)疑他的結(jié)果。但是，除了推動宇宙學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展之外，這篇論文還能為我們提供一個(gè)新的思路。
