天文宇宙到底有多广阔无垠？新方法测量其直径，打消顾虑！
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在争论的焦点上我们可以增加另一种方法来测量宇宙的膨胀 ， 这可能是今天宇宙学中最激动人心的事情 。
星系团SDSS J0915+3826的引力透镜效应
【天文宇宙到底有多广阔无垠？新方法测量其直径，打消顾虑！】照片：欧洲航天局/哈勃
宇宙在膨胀 。 对最远可探测到的电磁辐射的测量预测了膨胀率的一个值 ， 但从较近的物体收集的测量显示了不同的值 。 如果这两个值真的不相容 ， 这可能是目前用来描述宇宙演化的宏大理论被打破的迹象 。 现在 ， 一组科学家对他们发明的一种新方法感到兴奋 ， 这种方法较少依赖于人类对宇宙运行方式的假设 。
“我们的方法对宇宙学模型的选择不敏感 ， ”来自马克斯·普朗克天体物理研究所的伊恩·杰是这项研究的第一作者 ， 他告诉天文在线网站 。 “这是我们真正想要强调的东西 。 ”
上世纪20年代 ， 埃德温·哈勃让天文学家相信 ， 远处的物体正在远离我们 ， 但它们后退的速度 ， 即所谓的“哈勃常数” ， 从那以后一直是一个有争议的话题 。 新的望远镜导致新的观察 ， 像那些由普朗克卫星确定了的哈勃常数等于67.4公里每秒每百万秒差距——意味着每326万光年距离(称为百万秒差距),对象似乎每小时远离对方另一个67.4公里 。 但是 ， 通过对附近光源的一系列特性的观察 ， 我们发现了膨胀率的其他值 ， 而且总是更大 。
物理学家们现在争论的是这些值是否真的更大 ， 如果是的话 ， 这是否是由于他们计算到这些物体的距离的方式不同 ， 还是它真的是一个未被发现的物理学的标志 。 《广达》杂志的一篇优秀文章总结了这个故事及其戏剧性 。
这个问题主要取决于测量物体的距离有多困难 。 科学家们通常依靠已知亮度的物体 ， 即标准烛光——更亮 ， 更近；更暗 ， 更远 。 这些天体包括闪烁速度取决于它们的亮度的某些超新星和恒星 。 科学家可能还会依赖所谓的标尺 ， 即已知大小的物体 ， 其距离可以根据它们在天空中出现的大小来计算 。
杰解释说 ， 其中一个测量哈勃常数的叫好力考(它听起来的发音)的小组 ， 他们使用其中一种尺度方法来确定距离 ， 现在已经改进了这种方法 ， 使它更少地依赖于人类的假设 。 这种方法计算一个遥远物体的半径(称为引力透镜) ， 并将其用作标尺；根据发表在《科学》杂志上的论文 ， 这把尺子可以帮助提供标准烛光超新星精确的绝对距离 。
当你观察一个像星系一样巨大的物体时 ， 你会在它周围看到许多明亮的物体 ， 因为它巨大的引力像透镜一样扭曲光线(因此得名“引力透镜”) 。 有时背景物体甚至会扭曲成环形 。 如果一个背景物体在闪烁 ， 那么它的每个图像可能在不同的时间闪烁 ， 这取决于弯曲的光传播的距离 。 科学家们还可以测量在这些遥远星系中进行轨道运动的恒星的速度 ， 从而揭示星系的引力势和质量 。 结合这些信息 ， 他们可以计算出到透镜星系的距离和大小 。
然后 ， 研究人员可以使用透镜星系作为标准尺和校准器来计算到某些超新星的绝对距离(一种传统上用来确定哈勃常数的超新星) 。 这使得他们能够以一种较少依赖人类假设的方式来计算常数 ， 比如宇宙中存在多少暗物质和暗能量 。
【天文宇宙到底有多广阔无垠？新方法测量其直径，打消顾虑！】
通过他们的新方法 ， 仅仅基于两个物体研究人员就计算出了一个宇宙膨胀值 。 他们得出了一个非常高的82.4千米/秒每百万秒的结果 ， 但是因为统计误差太大了所以这还不值得考虑 。 毕竟 ， 这项研究只是一个试点 。
约翰霍普金斯大学天文学家、哈勃望远镜常数测量团队输斯的负责人亚当赖斯在电子邮件中告诉天文在线网站 ， 这个结果不是决定性的 ， 但“很高兴看到人们在寻找替代方法 ， 所以值得支持 。 ”
昆士兰大学的澳大利亚天体物理学家塔玛拉戴维斯在《科学》杂志的一篇附带评论中写道 ， “在试图找出不同技术之间差异的来源时 ， 消除对假设的依赖非常重要 。 ”
测定哈勃常数的方法有很多种 ， 可能是用标准的蜡烛和尺子 ， 也可能是用碰撞的中子星(尽管我们实际上需要探测更多的碰撞的中子星 ， 这种方法才能奏效) 。
杰告诉天文在线 ， 好力考团队计划尽快减少他们的实验误差 ， 并通过测量更多的透镜和透镜内恒星的运动来用他们的方法确定恒星的距离 。
哈勃常数的讨论对物理学家来说仍然很重要 ， 因为它代表了一个我们最成功的宇宙理论被打破的地方——一个新思想和新实验揭示宇宙真正运作方式的地方 。
作者： Ryan F. Mandelbaum
FY: 蘑菇
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