最近几年来,关于宇宙膨胀速度的两种最准确的测量值存在相当大的分歧。

文章作者:管理一号 | 2019-07-30
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 一项被寄予厚望的新技能未能处理有关国际胀大速度的争议——至少现在如此。

最近几年来,关于国际胀大速度的两种最精确的测量值存在相当大的不合。国际学家寄希望于一种独立方法来处理这个问题,效果这种方法让他们更苍莽了。

晚年红巨星是测量现在国际胀大速度的一种新方法的焦点。晚年红巨星是测量现在国际胀大速度的一种新方法的焦点。

最新测量效果出自芝加哥大学天文学家Wendy Freedman领导的团队,已于7月16日对外发布,即将发表在《天体物理学报》(Astrophysical Journal)上[1]。

Freedman团队展示了一种运用红巨星来测量国际胀大速度的技能。这种技能有望代替天文学家现已运用了一个多世纪的方法。但是,现在它所测量出的国际胀大速度无法处理上述不合,因为它落在了两个本就互不共同的值中心。

“国际是在和我们恶作剧嘛?”一名天体物理学家对此发了这样一条推特。

“我们现在正在企图搞清楚这些究竟该怎么整合起来。”Freedman对《天然》杂志说。假如无法处理国际胀大速度的测量不合,那或许意味着国际学家用来解读数据的某些基础理论是错的,例如对暗物质性质的假定。“基础物理学上方高悬着达摩克利斯之剑。”Freedman说。

国际的测速仪

美国天文学家埃德温·哈勃(Edwin Hubble)等人于20世纪20年发现了国际正在胀大。他们的根据是大多数星系都在远离银河系——越远的星系远离速度越快。速度和距离的大致比率被称为哈勃常数。哈勃发现,距离每多一百万秒距离(大约326万光年),星系远离的速度就会添加500千米/秒,所以在“每百万秒距离每秒千米”这个单位下,哈勃常数便是500。

在接下来的几十年里,测量方法逐渐改进,天文学家大幅下调了哈勃常数的估计值。Freedman于90年代率先运用哈勃太空望远镜测量了哈勃常数,得到了72这一数字,过失是正负10%。至今中止最精确的测量值为74,过失仅有正负1.91%,是由约翰·霍普金斯大学的诺贝尔奖得主Adam Riess带领的团队测出的[2]。

但是以前十年里的另一项独立研讨使工作变得愈加扑朔迷离。欧洲空间局“普朗克”计划的科学家们制作出了大爆炸的遗留辐射图,即国际微波布景(CMB),并用它来核算国际的基本性质。根据关于国际的标准理论假定,他们核算出的哈勃常数为67.8。

67.8和74之间的距离看似不大,但是因为两种方法均有所改进,现已发生了计算显著性差异。因此,理论学家初步置疑是不是国际的标准理论有问题。这个叫做ΛCDM的理论假定存在隐形的“暗物质”粒子,以及奥妙的斥力“暗能量”。但他们也没能找到方法来修正理论,使之能在和关于国际的其他悉数查询坚持共同的前提下处理这个问题。

“从ΛCDM里找头绪很困难。没有什么调一调就能处理悉数问题的诀窍。”芝加哥大学的国际学家Rocky Kolb说。

Freedman的最新测量法更新了哈勃测量法中的一个要害要素,终究得到了69.8这个值。

测量哈勃常数最大的难点在于可靠地测量星系之间的距离。哈勃开端的预算法根据对较近星系的距离的测量。为此,他查询了一类被称为“造父变星”的亮堂恒星。天文学家Henrietta Swan Leavitt于二十世纪初发现,这些恒星实践的亮度是可以猜测的。因此,经过测量它们在照相版上显现出的亮度,就可以核算出恒星有多远。天文学家把这种标志性星体称为“标准烛光”。

自此之后,天文学家一直在测验寻觅比造父变星更好的标准烛光,因为造父变星多存在于拥堵、多尘的区域,导致对其亮度的预算发生过失。“仅有的处理方案是发展一种独立的测量法。至今中止我们从未查验过造父变星测量法的精确度。”Freedman说。她职业生涯中的大多数时刻都用来改进该方法的精确度了。“她知道每一个天体藏在什么地方。”Kolb说。

Freedman和她的同事们完全绕过了造父变星,而选择了红巨星——现已停息的晚年恒星——作为标准烛光,同时选择超新星迸发作为更远的星系的指示牌。

巨星核算

红巨星比造父变星要常见得多,很简单在星系的边缘找到。在这些区域,恒星之间较为涣散,也没有国际尘的问题。红巨星的亮度变化较大,但是当我们考虑整个星系的悉数红巨星时,就有了一个很好用的特征。

红巨星的亮度在数百万年的时刻里逐渐添加,达到最亮的那一刻后就会敏捷变暗。假如天文学家把一大群星体的颜色和亮度画到图上,红巨星会显现成一片点云,并且有着明晰的鸿沟。鸿沟上的星体就可以作为标准烛光。

Freedman团队运用这个方法核算了18个星系和我们之间的距离,对哈勃常数的预算初次达到了可以和造父变星法相媲美的精确度。

Riess说红巨星法依然需要对星系中国际尘的含量进行一定假定,特别是大麦哲伦星云——这次研讨中的一个基准点。他说“国际尘很难预算。我认为必定会有许多人讨论”作者的研讨方法为什么会推出一个较低的哈勃常数值。

Freedman团队的研讨效果和“普朗克”的数据以及Riess的造父变星核算效果在计算上是相容的,也便是说过失规划有所堆叠,而跟着红巨星数据逐渐积累添加,这个方法的精确度也会相应进步。很快就或许会超越造父变星法,Kolb说。

红巨星法的测量值或许会向另两种测量方法的效果之一偏移,或许或许会坚持不变,而另两种测量方法的效果向它接近。但是就现在而言,国际学家还有许多谜题要解答。

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