宇宙被发现抑制宇宙结构的生长

随着宇宙的演化，科学家预计大型宇宙结构会以一定的速度增长：星系团等致密区域会变得更加致密，而空间的空隙会变得更加空旷。

但密歇根大学的研究人员发现，这些大型结构的生长速度比爱因斯坦广义相对论预测的要慢。

他们还表明，随着暗能量加速宇宙的全球膨胀，研究人员在数据中看到的对宇宙结构增长的抑制甚至比理论预测的更为突出。他们的研究结果发表在《物理评论快报》上。

星系就像一个巨大的宇宙蜘蛛网一样贯穿我们的宇宙。它们的分布不是随机的。相反，它们倾向于聚集在一起。事实上，整个宇宙网最初是早期宇宙中微小的物质团，逐渐成长为单个星系，最终成长为星系团和细丝。

主要作者MinhNguyen表示：“在整个宇宙时间内，最初的一小团质量会通过引力相互作用从其局部区域吸引并积累越来越多的物质。随着该区域变得越来越稠密，它最终会在自身重力作用下崩溃。”该研究的首席研究员和密歇根大学物理系的博士后研究员。

“因此，当它们塌陷时，团块会变得更加密集。这就是我们所说的生长。它就像一台织物织机，其中一维、二维和三维塌陷看起来像一张纸、一根细丝和一个节点。现实是这三种情况的混合体，星系沿着细丝生活，而星系团——由数千个星系组成的群体，是我们宇宙中受重力限制的最大物体——位于节点处。”

宇宙不仅是由物质构成的。它还可能含有一种称为暗能量的神秘成分。暗能量加速了宇宙在全球范围内的膨胀。由于暗能量加速了宇宙的膨胀，它对大型结构产生相反的影响。

阮说：“如果引力就像一个放大器，增强物质扰动，使其生长成大规模结构，那么暗能量就像一个衰减器，抑制这些扰动并减缓结构的生长。”“通过研究宇宙结构如何聚集和生长，我们可以尝试了解引力和暗能量的本质。”

Nguyen、密歇根大学物理学教授DraganHuterer和密歇根大学研究生YueweiWen使用多个宇宙学探测器研究了整个宇宙时间中大规模结构的时间增长。

首先，该团队使用了所谓的宇宙微波背景。宇宙微波背景(CMB)由大爆炸后发射的光子组成。这些光子提供了早期宇宙的快照。当光子传播到我们的望远镜时，它们的路径可能会被沿途的大规模结构扭曲或引力透镜化。通过检查它们，研究人员可以推断出我们与宇宙微波背景之间的结构和物质是如何分布的。

Nguyen和同事利用了类似的现象，即星系形状的弱引力透镜效应。来自背景星系的光由于与前景物质和星系的引力相互作用而扭曲。然后宇宙学家对这些扭曲进行解码，以确定中间物质是如何分布的。

Nguyen说：“至关重要的是，由于CMB和背景星系与我们和我们的望远镜的距离不同，因此与CMB弱引力透镜探测相比，星系弱引力透镜通常会在较晚的时间探测物质分布。”

为了追踪更晚时间的结构增长，研究人员进一步利用了当地宇宙中星系的运动。当星系落入底层宇宙结构的重力井时，它们的运动直接跟踪结构的生长。

阮说：“随着我们接近今天，我们可能发现的这些增长率的差异变得更加突出。”“这些不同的探针单独或共同表明生长受到抑制。要么我们在每个探针中遗漏了一些系统错误，要么我们在我们的标准模型中遗漏了一些新的、晚期的物理学。”

这些发现可能会解决宇宙学中所谓的S8张力。S8是描述结构生长的参数。当科学家使用两种不同的方法来确定S8的值并且他们不同意时，紧张局势就出现了。第一种方法使用来自宇宙微波背景的光子，表明S8值高于从星系弱引力透镜和星系团测量推断的值。

这些探测器都无法测量当今结构的增长。相反，他们在早期探测结构，然后假设标准模型，将这些测量结果推断到当前时间。宇宙微波背景探测早期宇宙的结构，而星系弱引力透镜和团簇探测晚期宇宙的结构。

Nguyen表示，研究人员关于后期生长抑制的发现将使两个S8值完全一致。

“我们对异常生长抑制的高统计显着性感到惊讶，”胡特勒说。“老实说，我觉得宇宙正在试图告诉我们一些事情。现在我们宇宙学家的工作就是解释这些发现。

“我们希望进一步加强生长抑制的统计证据。我们还想了解一个更困难的问题的答案，即为什么结构的生长速度比暗物质和暗能量的标准模型中的预期慢。其原因效应可能是由于暗能量和暗物质的新特性，或者是广义相对论和我们尚未想到的标准模型的其他扩展。”