宇宙到底有多廣闊無垠？新方法測量其直徑，打消顧慮

2023-04-01 06:33:12 4

在爭論的焦點，我們可以添加另一種方法來測量宇宙的膨脹，這可能是當今宇宙學中最令人興奮的事情。

星系團SDSS J0915+3826的引力透鏡效應

照片:歐洲航天局/哈勃

宇宙正在膨脹。對最遠可探測到的電磁輻射的測量預測了膨脹率的一個值，但是從更近的物體收集的測量顯示了不同的值。如果這兩個值真的不相容，這可能是一個跡象，表明目前用來描述宇宙進化的大理論已經被打破了。現在，一群科學家對他們發明的一種新方法感到興奮，這種方法不太依賴於人類對宇宙運行方式的假設。

「我們的方法對宇宙學模型的選擇不敏感，」該研究的主要作者、馬克斯·普朗克天體物理研究所的伊恩·傑伊告訴《天文學在線》。「這是我們真正想要強調的。」

埃德溫·哈勃在20世紀20年代說服了天文學家，認為遙遠的物體正在遠離我們，但是它們後退的速度，即所謂的哈勃常數，從那以後就一直是一個有爭議的話題。新望遠鏡帶來了新的觀察結果，就像普朗克衛星確定的哈勃常數等於每秒67.4公裡每秒百萬秒——這意味著每隔326萬光年的距離(稱為百萬秒)，這個物體似乎每小時離彼此67.4公裡。然而，通過觀察附近光源的一系列特性，我們發現了膨脹率的其他值，這些值總是更大。

物理學家現在正在爭論這些值是否真的更大，如果是，是因為他們計算到這些物體的距離不同，還是這真的是一個未被發現的物理現象。《光達》雜誌的一篇優秀文章總結了這個故事及其戲劇性。

這個問題主要取決於測量物體距離的難度。科學家通常依靠已知亮度的物體，即標準燭光——更亮更近；更暗，更遠。這些天體包括一些超新星和恆星，它們的閃爍速度取決於它們的亮度。科學家也可以依靠所謂的標度，即已知大小的物體，它們的距離可以根據它們在天空中的大小空來計算。

傑伊解釋說，其中一個測量哈勃常數的鼓掌力測試(它的發音)的小組使用了一種標度方法來確定距離，現在已經改進了這種方法，使其不那麼依賴於人類的假設。這種方法計算遠處物體(稱為引力透鏡)的半徑，並將其作為一個尺度。根據發表在《科學》雜誌上的一篇論文，這把尺子可以幫助提供標準燭光超新星的精確絕對距離。

當你觀察一個像星系一樣大的物體時，你會看到它周圍有許多明亮的物體，因為它巨大的引力像透鏡一樣扭曲光線(因此得名「引力透鏡」)。有時背景物體甚至會扭曲成一個環。如果一個背景物體在閃爍，那麼它的每個圖像可能會在不同的時間閃爍，這取決於彎曲光傳播的距離。科學家還可以測量在這些遙遠星系中運行的恆星的速度，從而揭示星系的引力勢和質量。結合這些信息，他們可以計算到透鏡星系的距離和大小。

然後，研究人員可以使用透鏡星系作為標準標尺和校準器來計算到某些超新星(傳統上用來確定哈勃常數的超新星)的絕對距離。這使得他們能夠計算常數，比如宇宙中存在多少暗物質和暗能量，而不太依賴於人類的假設。