哈勃常数危机

作者: 蔡荣根

来源: 转自公众号:物理学报

发布日期: 2024-05-14 08:01:37

本文讨论了哈勃常数危机问题,分析了局域直接测量值与全局模型拟合值之间的偏差,并探讨了可能的新物理模型。

哈勃常数定量刻画了当前宇宙的膨胀速率,精确测定哈勃常数是现代宇宙学的一个重要科学问题。近年来,哈勃常数的局域直接测量值与全局模型拟合值之间出现了越来越严重的偏差,其中局域直接测量值来自于晚期宇宙的局域距离阶梯测量结果,而全局模型拟合值来自于早期宇宙的微波背景辐射对宇宙学标准模型的观测限制。

如果该偏差不是由其中任何一种观测手段的观测误差和系统误差所致,那么很有可能意味着存在超出宇宙学标准模型的新物理。本文从观测和模型两方面简述该哈勃常数危机问题,并结合作者近年来对此问题的研究从观测和模型两方面进行展望。

观测

哈勃常数危机在观测方面不仅体现为Planck合作组与SH0ES合作组对哈勃常数值高达接近5σ的偏离,还体现在借助晚期宇宙直接测量的哈勃常数值系统性地低于借助早期宇宙全局拟合的哈勃常数值。

模型

尽管来自于早期和晚期宇宙的观测对哈勃常数的限制不尽相同,但是有一种趋势不可忽视,那就是晚期宇宙对哈勃常数的直接测量值系统性地高于来自于早期宇宙的全局拟合值。由于各种观测手段的观测和系统误差不尽相同,很难想象有某种共通的观测和系统误差导致了这种系统性的偏离。第4.1节将讨论这种可能性,本节将预设这种系统性的偏离来自于某种新物理模型。

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