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从研究机构

看到双星有助于解决关于宇宙膨胀速度的争论

天文学家利用类星体的分裂图像对哈勃常数做出了新的估计

戴特:
1月22日2019
来源:
加州大学洛杉矶分校
简介:
近一个世纪以来,宇宙膨胀的速度一直困扰着天文学家。不同的研究不断得出不同的答案——这让一些研究人员怀疑,他们是否忽视了宇宙运行机制中的一个关键机制。现在,通过开创一种测量宇宙膨胀速度的新方法,天文学家已经向解决这一争论迈出了一步。
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哈勃太空望远镜拍摄的双像类星体的照片。
NASA哈勃太空望远镜,托马索·特鲁/UCLA,Birrer等人

近一个世纪以来,宇宙膨胀速度的问题一直困扰着天文学家。不同的研究不断得出不同的答案——这让一些研究人员怀疑,他们是否忽视了宇宙运行机制中的一个关键机制。

现在,通过开创一种测量宇宙膨胀速度的新方法,由加州大学洛杉矶分校天文学家领导的一个小组已经朝着解决这场争论迈出了一步。该小组的研究发表在今天的《科学》杂志上英国皇家天文学会月报

争论的核心是哈勃常数,这是一个与星系红移有关的距离的数字——光在膨胀的宇宙中传播到地球时被拉长的距离。哈勃常数的估计范围是67到73公里每秒每百万秒,这意味着空间中相距1百万秒差距的两个点(相当于326万光年)正在以每秒67至73公里的速度相互远离。

“哈勃常数锚定了宇宙的物理尺度,”西蒙·比勒说,加州大学洛杉矶分校博士后学者,该研究的主要作者。没有哈勃常数的精确值,天文学家不能准确地确定遥远星系的大小,宇宙的年龄或宇宙膨胀的历史。

大多数计算哈勃常数的方法都有两个组成部分:到某个光源的距离和该光源的红移。寻找一种没有在其他科学家的计算中使用过的光源,伯勒和他的同事们转向类星体,由巨大黑洞提供能量的辐射源。为了他们的研究,科学家们选择了类星体的一个特定子集——类星体的光线被一个介入星系的引力所弯曲,它产生了天空中两个并排的类星体的图像。

这两幅图像中的光通过不同的路径到达地球。当类星体的亮度波动时,这两个图像一个接一个地闪烁,而不是在同一时间。两次闪烁之间的时间延迟,以及干涉星系引力场的信息,可用于跟踪光的旅程,并推断从地球到类星体和前景星系的距离。了解类星体和星系的红移使科学家们能够估计宇宙膨胀的速度。

加州大学洛杉矶分校团队,作为国际H0LICOW合作的一部分,曾应用该技术研究四层成像类星体,其中四幅类星体图像出现在前景星系周围。但是四像类星体并不常见——双像类星体的数量被认为是四像类星体的五倍。

为了演示这项技术,ucla领导的研究小组研究了一种双像类星体SDSS J1206+4332;他们依靠哈勃太空望远镜的数据,双子座和W.M.凯克天文台,从引力透镜的宇宙学监测来看,或宇宙飞船,网络——瑞士洛桑联邦理工学院(Ecole Polytechnique Federale de Lausanne)管理的一个项目,旨在确定哈勃常数。

Treu托马索,加州大学洛杉矶分校物理学和天文学教授,也是这篇论文的主要作者,研究人员说,为了精确测量这两张照片之间的时间延迟,他们连续几年每天都要拍摄类星体的照片。然后,为了得到哈勃常数的最佳估计数,他们将在类星体上收集到的数据与之前在三个四重成像类星体上的H0liCOW合作收集到的数据结合起来。

Treu说:“这种测量方法的好处在于,它对其他测量方法具有高度的互补性和独立性。”

由加州大学洛杉矶分校领导的研究小组估计哈勃常数约为每秒72.5公里/百万秒,一个与其他科学家在研究中确定的一致的数字,它使用到超新星的距离——遥远星系中爆炸的恒星——作为关键测量。然而,这两种估计都比一种估计高出8%,这种估计依赖于从天空中发出的被称为宇宙微波背景辐射的微弱光,大爆炸38万年后的遗迹,当光第一次自由地穿过空间时。

“如果这些值之间确实存在差异,这意味着宇宙要复杂一些。

另一方面,他还说,也可能是一种测量方法——或者三种方法都是错误的。

研究人员现在正在寻找更多的类星体来提高哈勃常数测量的精度。Treu说,这篇新论文最重要的经验之一是,双像类星体给科学家们提供了许多更有用的光源,用于他们的哈勃常数计算。就目前而言,不过,由加州大学洛杉矶分校领导的研究小组正集中研究40个四重成像类星体,因为它们比双重成像的信息更能提供有用的信息。

来自7个国家13个机构的另外16名研究人员对这篇论文做出了贡献;这项研究得到了NASA的部分资助,国家科学基金会和帕卡德基金会。

故事来源:

材料所提供的加州大学洛杉矶分校。克里斯托弗·克罗克特的原著。注:内容可根据风格和长度进行编辑。


期刊引用:

  1. S伯勒Treu T,C E Rusu,V Bonvin,C D Fassnacht,陈俊华,Agnello,J·沙吉布G氟陈,M AugerF Courbin,希耳伯特,D Sluse宿豫,Wong,P马歇尔,B C Lemaux,G Meylan。H0LiCOW——第九。双像类星体SDSS 1206 4332的宇宙摄影分析和哈勃常数的新测量英国皇家天文学会月报,2019;DOI:10.1093 / mnras / stz200

引用这个页面:

加州大学洛杉矶分校。“看到双星可能有助于解决关于宇宙膨胀速度的争议:天文学家利用类星体的分裂图像对哈勃常数做出新的估计。”《科学日报》。betway必威安卓betway必威安卓《科学日报》,2019年1月22日。
加州大学洛杉矶分校。(2019年,1月22日)。看到双星可能有助于解决宇宙膨胀速度的争议:天文学家利用类星体的分裂图像对哈勃常数做出新的估计。 betway必威安卓。检索到3月5日,2019年从www.sciebetway必威安卓ncedaily.com/releases/2019/01/190122171325.htm
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