“扰乱”哈勃常数的引力透镜有第三个值

2019-11-12 11:34 来源:科技日报

现在的人在古时候是看不到的,但在现在的这个月,他们把古人带走了。从古至今,人们头顶上的星空在“悄悄地”变化。为什么星星日夜消失?为什么宇宙一直在膨胀?还有比这更大的谜题吗?

最近,凯克天文台发布了一份报告,加州大学戴维斯分校的研究数据显示宇宙膨胀的速度比预期的要快。

事实上,宇宙的膨胀速度还没有确定,以前也有不同的看法。这项新的研究加剧了这一矛盾。

同样的事情,不同的结果

1929年,埃德温·哈勃和其他天文学家发现银河系离我们越远,它离开我们就越快。这被认为是宇宙膨胀理论的第一个观测证据,并导致了后来的“大爆炸”概念,其值就是著名的哈勃常数。哈勃常数的单位是千米每秒。百万帕西克语。也就是说,如果哈勃常数是1,这意味着每隔300万光年,星系就会以每秒1公里的速度离开地球。"哈勃常数一直是宇宙学中的一个关键参数."中国科学院国家天文台研究员陈薛磊告诉《科学日报》:“在历史上,不同的方法产生了许多不同的测量结果。”

陈薛磊说,主要方法之一是测量银河系附近的星系或超新星与我们之间的距离变化,以获得一组参数来估计宇宙的膨胀速度。另一种方法是测量宇宙微波背景辐射并获得常数。这两种方法的结果不一致。然而,这种新的研究方法的结果与前两种方法不一致,明显超出正常误差范围。

陈薛磊说新方法的价值比过去大。过去两种方法获得的哈勃常数大多在67或72左右。新方法计算出哈勃常数约为74。

在国际天文学界看来,新旧价值观之间存在着无法解决的矛盾。

旧理论是新的,测量多重图像延迟

不难理解这些测量方法。核心是通过亮度变化来测量精确的距离。测量员经常在路上或野外的不同位置观察同一个极点,并使用视差计算从极点到观测点的距离。天文学家做同样的工作,但是只观察天体。亮度与距离的平方成反比,所以我们可以通过天体在不同观察点的亮度差来计算距离。

亮度法自出现以来一直非常成功。当然,测量的星系越多,“基准”就越亮。今天,科学家通过首先测量银河系中的恒星,然后测量一个非常明亮的天体造父变星,最后测量一个更明亮的天体Ia超新星来计算它们的距离变化。每个目标的亮度变化曲线由近及远确定。

宇宙微波背景辐射法(cosmic microwave background radiation method)使用精确的普朗克卫星观测宇宙诞生380,000年后的初始光线,以确定人类能看到的最远目标“宇宙天际线”的距离变化。

在这个新方法中,陈薛磊解释说核心是观察引力透镜系统——。目标物体隐藏在一个巨大的物体后面。当光线被重力移动时,我们会看到多幅图像。由于不同的传播距离和传播时间,观察者可以同时看到不同步的图像,但它们都来自目标天体。我们记录它们长时间强弱时的亮度,确定不同观测值的延迟数据,然后计算它们的精确距离。

陈薛磊告诉《科学日报》,这种方法是在20到30年前提出的,但当时还不够成熟。大型望远镜需要经常关注重力透镜系统所在的一小块天空,并在一段时间内“观察”它。因为采样频率足够高,我们可以“绘制”光线轨迹并计算延迟。

没有对或错的结论,等待新的惊喜。

陈薛磊认为各种方法都在发展,每种方法都有自己的优缺点。顺便说一下,与埃德温·哈勃当年估计值500或更多相比,这些哈勃常数

陈薛磊说,现在有些人也怀疑宇宙常数模型本身可能不太准确。然而,旧的和新的观测方法都假设宇宙正在加速膨胀,并且还引入了加速模型。该模型是最简单的模型,与观测结果吻合良好,因此被广泛使用。

也许,会有一种新的理论方法,例如,鲜为人知的粒子或暗物质和暗能量可以更好地解释计算结果的不一致性。

也许,我们会有更新颖的测量方法,例如利用近年来非常流行的引力波,从引力波的波形推断目标和我们之间的距离。虽然引力波测量的精度现在不能满足要求,但未来可能会有惊喜。

膨胀速度不仅揭示了宇宙的年龄,还可以告诉我们宇宙的目的地。测量宇宙的膨胀就像测量我们的房子。如果你不知道房子的大小和形状,居民们总是会好奇。