
引力透镜效应为宇宙膨胀提供一种新型检测(Gravitational lensing in the galaxy cluster SDSS J0915+3826)(Photo: ESA/Hubble)
据EurekAlert!:在持续存在的有关哈勃常数值的不确定性中(该不确定性在很大程度上是由测量的与星系中星体的距离等问题造成的),科学家用一种新的测距方法得到了一个不同的哈勃数值——后者正如Tamara Davis在一则相关的《视角》中所描述的:该数值“比标准值略高”。
她说,得出这一估值所涉及的技术是宝贵的,因为它们可以“帮助确定是否需要用新的物理学来解释[哈勃常数]差异,或者我们是否应该更努力地寻找一个或多个检测中可能存在的系统误差。
”
自它在倏忽之间成为现实存在以来,宇宙一直以一个由哈勃常数(H0)所描述的速率在膨胀。
然而,H0值是有争议的话题; 在2000年左右,天体物理学家达成了一个大约为70 ± 5 km/s/Mpc的共识值;
但在近来,高于或低于该数值的估计数字也被提了出来。
Davis写道:“[这一]他的差异很难通过任何所提出的系统性误差来解释”。
天体物理学家正在设问,他们是否必须起用新的物理学来解释这种差异,而H0的新的、独立测量对论述相关问题颇为有用。
Inh Jee和同事研究了来自遥远星系的光,它们恰好直接位于更接近我们的星系之后。
前景星系的引力场扭曲了来自背景星系的光,使其通过多条不同长度的路径被弯曲。
这种强引力透镜作用也会导致多个图像间的时间延迟。
背景光源亮度的任何变化可在其它光源前的某些部分的引力透镜中见到。
这一延迟的测量和在透镜星系内的恒星属性可被结合起来以确定透镜星系的大小,后者转而能用于测量至透镜的角直径距离。
Jee等人用这种技术来测量至两个引力透镜系统的角直径距离,并用它们作为基准来重新校准某现有的H0测量值(他们报告为82+/-8 km/s/Mpc)。
尽管他们测量的统计精度不足以解析H0值的差异,但这种方法提供了一种解决该问题的新途径。
Davis写道:“这种方法对沿着视线的小质量天体所引起的透镜作用不敏感,因而减轻了系统不确定性的一个潜在的巨大来源。
”
主要数据来源普朗克卫星(2013–2021)测宇宙微波背景辐射(CMB),给出:137.97 亿年(138.2 亿年)。
近年(2025)CMB 高精度测量(ACT 等)精度提高到约 0.1%,结果仍确认:138 亿年。
交叉检验最老恒星年龄:126–130 亿年(比宇宙年轻,符合逻辑)。
放射性元素衰变、高红移星系年龄(如 MoM-z14 形成于宇宙约 2.8 亿岁时)均与 138 亿年一致。
简单说教科书 / 标准答案:138 亿年更精确值:137.97 亿年所有数据都建立在大爆炸 +ΛCDM 标准模型上;
如果未来有全新模型(比如有人提出宇宙可能更老,如 300 多亿年),那还需要更多证据才能取代现在的结论。
它拥有世间顶尖的引力束缚力,独特的视界边界划分出截然不同的时空领域,只要踏入视界范围之内,就连每秒三十万公里的光速,都没办法挣脱引力拉扯向外逃离。
今天就用闲聊述说的口吻,聊聊黑洞引力的奇特特性,讲讲视界的划分意义,理清为何光速都无法从黑洞内部脱身,一同揭开这片宇宙禁区的神秘面纱。
宇宙天体的引力强弱,一直和自身质量、密度牢牢挂钩。
普通恒星、行星的引力,只能束缚周边卫星与星际物质,物体只要达到对应速度,就能摆脱引力飞向深空。
而黑洞诞生于大质量天体的末期演化,巨型恒星燃料耗尽后,再也无法支撑自身庞大躯体,核心在自身重压下急剧向内坍缩,体积被无限压缩,密度飙升到难以想象的地步。
极致致密的结构,催生出碾压所有常规天体的超强引力,这也让黑洞拥有了独一无二的宇宙统治力。
从黑洞形成的那一刻开始,它就注定成为宇宙里特殊的存在,和我们熟知的星体运转规律彻底区分开来。
围绕黑洞存在一层无形的边界,这便是人们常说的事件视界。
它没有实体外壳,肉眼无法直接看见,却是一道无法逾越的分界线。
视界之外的宇宙空间,依旧遵循常规物理规则,光线、星体、宇宙尘埃都能自由穿梭,天体也可以依靠运动速度远离黑洞影响范围。
一旦物质、光线跨越这条无形界线,彻底进入视界内部,一切都会发生颠覆性改变。
黑洞恐怖的引力会牢牢锁定内部所有存在,再也没有力量能够带着物质脱离这片区域。
衡量天体引力束缚能力,有一个关键参照标准就是逃逸速度,也就是物体摆脱天体引力束缚,飞向宇宙远方需要具备的最低速度。
地球有着自身对应的逃逸速度,火箭突破临界数值便能冲出大气层奔向太空,太阳系里的各大行星、恒星,都有着各自固定的逃逸速度门槛。
黑洞打破了常规天体的速度极限,视界内部的逃逸速度直接超越光速。
光速是目前人类认知里宇宙最快运动速度,连光线本身都没办法积攒足够速度冲破引力牢笼,其他星体、星际物质自然更没有脱身的可能。
光线坠入黑洞视界后,无法向外反射、传播,我们没办法捕捉到黑洞自身散发的光亮,这也是黑洞漆黑一片、难以直接观测的根本原因。
任何闯入视界之内的物质,不管是庞大的恒星残骸,还是细碎的气体尘埃,都会被强大引力不断拉扯撕扯,最终向着黑洞中心奇点不断坠落,彻底消融在这片深渊之中。
超强引力不止禁锢视界内部的一切,也会剧烈扭曲周边时空。
靠近黑洞的星体运行轨迹会被强行弯折,光线途经周边空间也会发生明显偏转。
不少遥远天体发出的光芒,在奔赴地球的途中靠近黑洞区域,都会被引力改变行进路线,这也给天文观测带来了奇妙的视觉效果。
科研人员依靠光线弯折、天体异常运动等间接痕迹,一步步推算黑洞位置,测算它的质量与引力强度。
时至今日,人类依旧没办法近距离抵达黑洞视界实地探查,视界内部的时空结构、物质形态,还留存着大量未解谜题。
光速无法逃逸的特性,让黑洞成为宇宙天然的隔绝领域,里面的一切变化都无法向外传递信息。
黑洞凭借极致强大的引力,划定出超越光速束缚的视界禁区,成为宇宙中最神秘的深渊天体。
这份打破常规物理认知的特质,不断吸引着人类探索研究,随着天文观测技术持续进步,未来我们也会慢慢解锁更多黑洞隐藏的宇宙奥秘。