整個銀河系可能位於一個巨大的氣泡內

一篇引人入勝的新論文提出一個新的推想:我們整個銀河系可能位於一個巨大的氣泡內，在該氣泡中，物質的密度遠低於其他地方。如果這一理論獲得證實，那就意味著我們的銀河系與宇宙的其餘部分有很大的不同，它有可能解決天體物理學領域迫在眉睫的巨大問題。

瑞士日內瓦大學物理學家盧卡斯·隆伯裡瑟在《物理學快報B》上概述了這一理論，它是為了調和當代物理學中的一個嚴重分歧：物理學家會根據他們如何計算宇宙的膨脹率而得到兩個不同的答案。基本上，如果根據宇宙背景輻射來計算，則宇宙的膨脹率要比依據遙遠超新星的資料小約10％，其偏差在統計上是不可調和的。

隆伯裡瑟的解決方案是建議將整個銀河系以及數以千計的，最接近的銀河系的空間置於一個氣泡中。這種氣泡跨度為2.5億光年，其密度大約是宇宙其餘部分的一半，它將使兩種宇宙膨脹率的計算協調一致，用以解決這個已經使科學界分裂十年的難題：宇宙以什麼速度膨脹？

上圖左：喬治·勒梅特，右：埃德溫·哈勃

自從138億年前大爆炸發生以來，宇宙一直在擴充套件。這一命題最早由比利時物理學家喬治·勒梅特（1894-1966）提出，而美國著名天文學家埃德溫·哈勃（1889-1953）則首次證實了該理論。哈勃在1929年發現，每個星系都在遠離我們，而最遙遠的星系移動得最快。這表明過去有一段時間所有星系都位於同一地點，這個時間只能對應於“大爆炸”。

這項研究最終導致哈勃-勒梅特定律的出現，其中v是由紅移現象測得的星系遠離速率，哈勃常數H0表示宇宙的膨脹率，D是星系與觀察者之間的距離。目前，對H0的最佳估計值約為70（千米/每秒）/ Mpc。這意味著，每326萬光年，宇宙以每秒70公里的速度快速擴張。

問題是有兩種相互矛盾的計算方法。

第一種是基於宇宙微波的背景。這是從宇宙各處傳來的微波輻射，它是在宇宙變冷到足以使光能夠自由穿行的時候發出的（大爆炸後大約370000年）。根據普朗克太空任務提供的精確資料，並考慮到宇宙是同質且各向同性的事實，使用愛因斯坦的廣義相對論，在整個場景中得出H0的值為67.4。

第二種計算方法是基於在遠距離星系中偶爾出現的超新星。這些非常明亮的活動提供了高度精確的距離觀測，使我們能夠確定H0值為70。

隆伯裡瑟解釋說：“多年來這兩個值一直變得更加精確，但彼此之間卻保持著不同。這引發了科學上的爭議，甚至喚起了新物理學出現的新的希望。”

為了縮小差距，洛姆布里瑟教授認為，宇宙並不像所聲稱的那樣均勻，物質在銀河內部的分佈與在銀河外部的分佈不同。

假如我們處於一種巨大的“氣泡”中，物質的密度大大低於整個宇宙的已知密度。比如，如果這個氣泡內部物質的密度比宇宙其餘部分低50％，那麼將獲得哈勃常數的新值，這將使一種是使用宇宙微波背景獲得的。

發生這種規模的波動的可能性是1/20到1/5，這意味著，在廣闊的宇宙中，有很多像我們銀河系這樣的區域。