星系运动揭示宇宙可能比我们想象的更年轻-我们认为宇宙可能有3.8亿年，但可能我们错了
一个星系团的例子，科普兰七重奏。这些星系群中较小的卫星星系的运动是否意味着宇宙比我们想象的更年轻？（图片来源：DESI Legacy成像调查/LBNL/DOE&KPNO/CTIO/NQIRLab/NSF/AURA）
根据卫星星系的运动，宇宙可能比我们想象的更年轻，这些运动揭示了它们最近如何落入一个星系群。
根据欧洲航天局普朗克任务对宇宙微波背景辐射（CMB）的测量，宇宙年龄约为138亿年。这个计算是基于所谓的宇宙学标准模型，它描述了一个由暗能量和暗物质主导的扁平宇宙，并且以加速的速度膨胀。然后，标准模型被用作超级计算机模拟的基础，可以描绘宇宙中大规模结构的增长星系，星系团和巨大的星系链和星系墙。然而，这些模型现在已经与对星系运动的新测量相冲突，这些测量与模拟告诉我们的不相符。
在一项新的研究中，中国科学院国家天文台的郭琦领导的天文学家研究了星系群中的一对卫星。星系群是星系的小集合，例如我们自己的本星系群，其中一些大星系由一群较小的星系组成。像较大的星系团一样，这些星系团形成于横跨宇宙的宇宙物质网中的地方，较小的星系在落入一个群体之前沿着细丝移动。利用斯隆数字巡天（SDSS）对距离地球约6亿光年内的813个星系团观测，团队专注于每组中质量最大的星系，并测量了与星系运动相反方向的卫星如何组队。
相对于彼此反向旋转的卫星星系（换句话说，以相反的方向绕着大星系运行）的比例高于计算机模拟的大规模结构预测，例如千禧模拟和Wlustris TNG 300模型，它们都基于普朗克任务描述的标准模型。如果卫星刚刚落入该星系群中较大星系的轨道，这是一种自然状态。但随着时间的推移，星系团和星系团应该会达到动态的放松状态，大多数卫星都在共同旋转。如果星系群和星系团在标准模型建议的情况下合并，那么反向旋转卫星的比例应该更小。事实上，它们占卫星的更大比例是标准模型的一个问题。
“我们在SDSS数据中发现，与使用普朗克参数的模拟相比，卫星星系只是在增加/落入大质量群，正在进行组装的信号更强，”他说。齐在一封电子邮件中告诉空间网站。换句话说，卫星星系似乎只是最近才落入各自的群中。"这表明宇宙比CMB的普朗克观测建议的宇宙更年轻，"齐说。不幸的是，这项工作无法定量估计宇宙的年龄。这是因为在卫星对的运动和群体如何形成的模型中仍然有太多的回旋余地，无法确定比138亿年年轻多少。如果正确，那么新的发现意味着标准模型中有些不对劲，我们对宇宙的一些假设一定是错误的。事实上，科学家目前正在研究宇宙悖论。
宇宙的膨胀率由一个叫做哈勃常数的数字定义。普朗克测量的哈勃常数为每秒每兆帕秒67.8公里。换句话说，每兆帕秒的空间体积每秒膨胀67.8公里（42.1英里）。(一兆帕秒大约是(326万光年。)根据这个膨胀率，宇宙学家能够通过倒转时钟计算出宇宙的年龄为138亿年。然而，对爆发白矮星的la型超新星的红移观测，给出了哈勃常数的值为每秒73.2公里（45.5英里）/兆帕秒。以这种膨胀率，倒转时钟将使年龄更年轻的126亿年。
哈勃常数的两种测量都被认为是无懈可击的，但它们之间的差异很大。这个悖论被称为“哈勃张力”。“这当然可能与哈勃张力问题有关，”当被问及星系群中的卫星对所暗示的较年轻年龄是否支持超新星测量的膨胀速度更快时，齐说。然而，还有其他障碍需要克服。如果我们把宇宙的年龄降低太多，那么天文学家将发现自己处于尴尬的境地，因为已知恒星比宇宙本身更古老。哈勃常数是多少？什么是大爆炸理论？什么是暗能量？
宇宙可能更年轻也许解释在于标准模型的其他方面。例如，该模型在很大程度上依赖于暗物质，但到目前为止，科学家还不知道暗物质是什么。其他研究人员认为暗物质根本不存在，其引力效应可以通过低加速度下的重力定律的修改来解释，例如卫星星系在更远的距离上运行的重力定律。齐的团队确实发现，轨道半径较大的卫星对更有可能反向旋转。
现在，更多的数据将受到欢迎。同样的现象应该适用于较大的星系团，齐说，但星系团往往更远，有限的样本量和较差的数据质量目前使任何测量无法确定。宇宙是古老的，它的年龄值是正确的，这些新结果表明，它可能能够抓住它的一些青春。这项新发现于1月22日发表在《自然天文学》杂志上。
By：Keith Cooper
Fy：何丹怀
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