膨胀球壳的延迟引力势中的运动物体/结论
上述考虑表明,如果宇宙的外球形黑壳由具有巨大质量的膨胀物质组成,则延迟引力势可以帮助解释可见宇宙的加速膨胀。这也适用于稳态宇宙,即使黑壳根本不移动。在后一种情况下,黑壳内的任何移动质量将在有限时间内到达黑壳。
也可以认为,延迟引力势的效果会使运动物体的加速越大,它们移动得越快,并且它们离黑壳越近。此外,位于较小的球形壳内的物体不仅被黑壳包围,而且也被其他可见物体包围,它们将感受到这些物体的延迟引力势,因此它们将感受到一个额外的向外加速。所有这些导致了物质密度的非均匀演化,特别是在膨胀宇宙的早期发展阶段。
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均匀球体中具有瞬时引力势的宇宙演化。
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具有延迟引力势的宇宙演化。由于物质向宇宙外边缘方向的加速,一个壳体正在生长,其厚度与其史瓦西距离(蓝色)相对应。该壳体内的物质不能发射任何电磁辐射,也不能将任何信息发送回宇宙中心,因为强大的引力将辐射和所有质量保持在壳体内。
我们宇宙外围区域的质量聚集不仅会导致壳体物质密度增加,而且高物质密度也可能是原始黑洞形成的种子,这可能是詹姆斯韦伯太空望远镜(JWST)观测到的极早期星系的形成原因。
计算相应的、持续增加的史瓦西距离给出三个显著的点
- 今天,我们可以在宇宙年龄为 380,000 年时观测到宇宙微波背景,当时史瓦西距离的增长速度远远快于黑壳的质量增长速度。
- 已知最遥远的星系 JADES-GS-z14-0 的宇宙年龄为 2.9 亿年,当时史瓦西距离随黑壳质量的增加而变得越来越小。
- 可见宇宙和黑壳质量相等时的史瓦西距离为 8.6 亿光年。这个值相当接近标准 ΛCDM 模型计算的粒子视界(以光速膨胀)和可见视界(可作为宇宙微波背景观测)之间的距离。
宇宙学家将宇宙微波背景诞生和第一颗恒星形成之间的时期称为黑暗时代,在此期间,暗物质被认为转化为“暗能量”。到目前为止,"暗能量"的本质尚不清楚,但不可见黑壳在可见宇宙背后的质量增加可能会有助于找到解释。
由于牛顿第三定律(作用等于反作用),黑壳受到与壳体内移动质量相同的延迟引力。这些力将导致壳体的减速,减速强度与可见宇宙内质量离黑壳的距离成正比。
黑壳附近可见物体的速度很高,以及它们前面物质的巨大质量,似乎是它们的灯光产生极端红移的原因,我们能够观察到这一点。观测到这种红移大于遥远物体的预期红移,导致了这样的假设,即这些物体越远,它们加速的程度越大。另一个原因可能是巨大黑壳的延迟引力势的影响。此外,额外的引力红移导致的值比仅仅由相对论多普勒效应产生的值更高。这与对非常遥远和年轻的星系(如 JADES-GS-z14-0)或宇宙微波背景(CMB)的观测一致。
然而,如果黑壳不均匀,也不呈球形或对称,或者如果时空的概念基于非欧几里得几何,则基于延迟引力计算运动方程会变得非常昂贵。此外,相对论效应(包括横向多普勒效应)会导致时间膨胀或质量增加,这些也需要考虑。最后,有必要考虑可见宇宙中质量随时间的损失,因为相当数量的可见物质可能已经穿过黑壳巨大质量引起并形成的事件视界。
如果在大爆炸期间物质和反物质以相等的比例产生,则可以想象可见宇宙是由剩余的物质构成,而黑壳是由剩余的反物质构成。这可能是我们观察到的重子不对称性的原因。由于我们无法从黑壳获得任何信息,因此我们无法观测到反物质。此外,任何电磁辐射,包括物质和反物质湮灭产生的辐射,在穿过史瓦西距离的极限进入黑壳后,无法返回到我们。