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我们宇宙的膨胀速度变得越来越奇怪?

2018-10-30 18:22| 发布者: 鸿涛| 查看: 69| 评论: 0

摘要: 美国宇航局哈勃望远镜和欧洲航天局盖亚望远镜的观测结果为研究人员提供了迄今为止最精确的宇宙膨胀率测量数据。科学家们用“造父变星”来测量附近星系之间的距离。我们宇宙的膨胀速度变得越来越奇怪。新的数据继续显 ...
我们宇宙的膨胀速度变得越来越奇怪?

美国宇航局哈勃望远镜和欧洲航天局盖亚望远镜的观测结果为研究人员提供了迄今为止最精确的宇宙膨胀率测量数据。科学家们用“造父变星”来测量附近星系之间的距离。

我们宇宙的膨胀速度变得越来越奇怪。新的数据继续显示出宇宙在附近的领域和更遥远的地方膨胀的速度的差异。

这项研究的研究人员说,这种“张力”可能意味着我们需要修改我们对宇宙结构的物理理解,其中可能包括外来元素,如暗物质和暗能量

哈勃太空望远镜和盖亚太空望远镜的新测量结果表明,附近的宇宙扩展速度为73.5km/s/Mpc (哈勃定律为V=HD,V是由红移现象测得的星系远离速率, H是哈勃常数,D是星系与观察者之间的距离。1Mpc大约为326.16万光年) 。这意味着,每隔330万光年左右,一个星系离地球更远,它似乎每秒移动73.5公里。

知识链接:Mpc为百万秒差距,1Mpc=1000000pc。pc是天体距离的一种单位。1pc等于恒星周年视差为1″(角秒)的距离,约等于3.26光年。换算公式:1秒差距=3.2616光年=206265天文单位=308568亿公里。所以,1Mpc=326.16万光年。

但是,根据普朗克望远镜先前的测量,更远的背景宇宙以67km/s/Mpc的速度移动。

事实上,随着研究人员改进他们的工作,这两种测量方法之间的差异越来越大。团队成员在一份声明中说,新的数据显示,测量结果之间的差距更大,大约是他们不确定度总和的四倍——这个值反映了他们对结果的信心程度。

“在这一点上,很明显,这不仅仅是任何一种测量方法的严重错误,”该研究的第一作者亚当·里斯在声明中说。

“这就好像你从生长曲线上预测了一个孩子的身高,然后发现他或她长大成人的身高大大超过了预测。”我们非常困惑,”里斯补充道,他也是巴尔的摩约翰霍普金斯大学的天文学和物理学教授。

变星和背景辐射

宇宙在不断膨胀和加速膨胀,其原因我们知之甚少。一些科学家认为这是由于暗物质和暗能量的贡献,暗能量是一种神秘的物质和能量形式,只有通过它们对其他物体的影响才能看得见。另一些人认为可能有一种未被发现的亚原子粒子导致了膨胀。

哈勃和盖亚对造父变星进行了测量,造父变星是一种恒星,它以一种可预测的模式不断变亮变暗。这种模式让科学家能够了解这些恒星离我们有多远。然后这些数据被用来测量宇宙的膨胀率,也被称为哈勃常数。这个常数也被用来估计宇宙的年龄,这使它成为天文学家的基本方程。

然而,普朗克关注的是宇宙在大爆炸后36万年的样子(大爆炸发生在138亿年前)。大爆炸的回声在整个天空形成了一个微波信号,被称为宇宙微波背景。普朗克测量了涟漪的大小,涟漪显示了一些信息,比如暗物质的数量,正常物质的数量,以及宇宙膨胀的轨迹。

STScI的代表在声明中说:“这些仍在评估的测量数据,让科学家能够预测早期宇宙如何演变成我们今天可以测量的膨胀率。”“然而,这些预测似乎与我们附近当代宇宙的新测量值不相符。”

自从2005年以来,里斯和他的团队成员一直在改进他们对宇宙膨胀率的测量,这是一项名为超新星H0的状态方程(SHOES)的倡议。最新的测量结果的不确定性仅为2.2%,这在很大程度上是由于盖亚望远镜(Gaia)提供的数据的增加。盖亚望远镜是一种新型的望远镜,能够将恒星的运动精确地绘制出来。

盖亚的贡献是测量了银河系中50个造父变星的距离,而哈勃则测量了造父变星的亮度。STScI说,这两个望远镜的共同努力使天文学家能够“更精确地校准造父变星,然后使用银河系以外的那些造父变星作为前哨标记”。

这项合作的目标是在2020年之前将哈勃常数的不确定性降低到1%,但是对于新的结果,一项基于他们的研究在7月12日发表在《天体物理学杂志》上。

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