宇宙的膨脹可能不如預期般均勻

一直以來，天文學家都認為宇宙在各個方向以相同的速度膨脹，但根據美國太空總署及歐洲太空總署的X射線太空望遠鏡的新研究發現，宇宙學這座神聖殿堂可能有點動搖了。根據宇宙學的各向同性假設，儘管存在局部差異，但宇宙在每個方向上都具有大範圍的同質性。這一假設得到了宇宙微波背景輻射（cosmic microwave background）觀測的支持，宇宙微波背景輻射是大爆炸模型最重要的證據，反映了當時只有三十八萬歲的宇宙「嬰兒時期」狀態。宇宙微波背景輻射在天空中的均勻分佈顯示，早期宇宙必須在各個方向上以相同的速度快速擴張。

但是，現在的宇宙可能不一樣了。德國波恩大學與美國哈佛大學的研究團隊觀測了宇宙中八百多個星系團的行為，表示如果各向同性假設正確，那麼星系團的性質在整個天空中應該是均勻的，但是我們實際上看到了很大的差異。他們使用X射線測量星系團周圍炙熱氣體的溫度，並與星系團在天空中的明亮程度比較，溫度相同且距離相近的星系團應該看起來亮度相當，但卻發現了異常。

波恩大學阿爾杰蘭德天文學院（Argelander Institute for Astronomy）湯馬士·里普希（Thomas Reiprich）教授表示，具有相同特性且溫度相似的星系團在一個方向上的亮度較低，而在另一個方向上的亮度卻比我們預期的要亮，差異可以達到三成。這些差異不是隨機的，而是在天空中特定的方向且具有清晰的圖案。在挑戰各向同性假設之前，研究人員也考慮了其他解釋，也許是未知的氣體或塵埃雲，使某個區域中的星系團顯得較暗，但觀測數據並不支持這個假設。

如果宇宙膨脹是各向異性的，那麼宇宙學將受到很大的挑戰，例如我們今天用一組宇宙學方程式及參數來估算宇宙中非常遙遠的物體距離時，都是假設這些參數是各向同性的，如果這個研究是正確的，我們將不得不重新審視以前所有的觀測結論。

研究人員推測，宇宙膨脹的各向異性可能是由暗能量引起。暗能量是宇宙的神秘成分，佔宇宙總能量的大部分（約69％）。我們對暗能量所知甚少，只知道在過去的幾十億年裡它似乎一直在加速宇宙的膨脹。

【圖：歐洲太空總署；文：節錄自台北市立天文科學教育館網頁】