通过测量遥远星系周围光的弯曲方式,一组天文学家验证了早期的发现,即我们的宇宙不仅在变大,而且膨胀速度比之前想象的要快得多。
唯一的问题是,这些新的计算与之前的观测结果不符,这表明要么我们的测量出了问题,要么我们现在正在研究新物理学的影响。。
近一个世纪以来,我们就知道宇宙正在变得越来越大——自从比利时天文学家乔治·勒梅特认为来自遥远星系的光波的拉伸意味着空间正在向各个方向远离我们扩展。
然而九个十年过去了,我们仍然不确定是什么导致太空膨胀。 而且看起来这种扩张正在加速。
诺贝尔奖获得者所做的工作布赖恩·施密特和尼古拉斯·B·桑采夫在 20 世纪 90 年代,他提出了一个模型,该模型表明宇宙的膨胀并未减慢,而是在加速。
现在挥之不去的问题是:宇宙的膨胀速度到底有多快?
这种增加的膨胀率由以下公式描述:。
“哈勃常数对于现代天文学至关重要,因为它可以帮助确认或反驳我们的宇宙图景是否由以下组成:,和正常物质 - 实际上是正确的,或者如果我们错过了一些基本的东西,”首席研究员 Sherry Suyu 说道来自德国马克斯·普朗克天体物理研究所。
但哈勃常数有一个问题——物理学家不能完全就一个数字达成一致。
2016 年的一项研究基于哈勃太空望远镜去年的数据,得出了最迄今为止哈勃常数的准确估计,但它不同意普朗克望远镜的观测结果,该望远镜测量宇宙的宇宙背景辐射。
这意味着我们目前的物理学无法解释宇宙如何像哈勃望远镜所显示的那样快速膨胀。
由于无法将这些数字排列起来,物理学家对自己是否真正理解宇宙如何运作缺乏信心。
去年哈勃发现时,诺贝尔奖获得者亚当·里斯解释说:“你从两端开始,如果你所有的图纸都正确并且测量也正确,你期望在中间相交。但现在两端并没有完全在中间相交,我们想知道为什么。”
为了一劳永逸地弄清楚到底发生了什么,苏宇和她的同事使用了一种略有不同的技术来测量哈勃常数。
一组天文学家不是直接测量光,而是来自这个名字奇妙的地方H0锂牛协作(代表 H0COSMOGRAIL 的 Wellspring 中的透镜利用光线在五个遥远星系的重力井周围弯曲的方式来测量它们远离我们膨胀的速度。
这些星系是根据它们在我们和更遥远的星系之间的位置而被选择的类星体- 其他星系中心的超明亮空间区域。
由于重力扭曲空间的方式就像床垫上的保龄球一样,类星体发出的光在重力密集的星系周围弯曲成曲线,这种现象称为引力透镜。
鉴于星系并不完美,这为天文学家提供了每个遥远类星体的多张图像。
每张图像都是光的快照,其绕银河系的路径略有不同。 因此,随着类星体亮度的变化,天文学家可以使用多张图像来计算哈勃常数——星系远离我们的速度。
“我们的方法是测量哈勃常数最简单、最直接的方法,因为它只使用几何和,没有其他假设,”团队成员之一解释道,Frédéric Courbin,来自瑞士洛桑联邦理工学院。
利用这些新的观测结果,该团队能够将哈勃常数估计值更新为每秒 71.9 ± 2.7 公里兆秒差距(44.6 ± 1.7 英里每秒每兆秒差距)。 一兆秒差距约为 330 万光年。
这个估计与哈勃望远镜估计去年做的。 得益于新的精确测量,该团队能够计算出该数字的准确度为 3.8%。
但尽管这个数字有多么有信心,它仍然与普朗克望远镜预测的数字不符,普朗克望远镜观察的是太阳辐射留下的辐射。。
该数据表明膨胀速度较慢 - 去年,普朗克望远镜哈勃常数的估计为 67.8 ± 0.9 公里每秒每兆秒差距(42.1± 0.5 英里每秒每兆秒差距)。
那么现在进一步的结果证实了这两个数字的差距,这意味着什么?
这可能是多种原因之一——计算普朗克哈勃常数时所做的假设可能是错误的。 或者我们可能只是看到统计波动。
或者,更有趣的是,这种差异可能是我们尚未发现的全新物理学的结果,它影响着宇宙的增长方式。
“现在开始以不同的方式以如此高的精度测量宇宙的膨胀率,实际的差异可能指向超出我们当前宇宙知识的新物理学,”苏玉说。
该团队现在计划通过对多达 100 个类星体进行相同的测量来缩小误差范围,看看它们的哈勃常数是否保持一致。
“如果当误差线缩小时你仍然看到一些东西,也许这是超越宇宙学标准模型的新物理学,”团队成员说克里斯·法斯纳赫特 (Chris Fassnacht),来自加州大学戴维斯分校。
这项研究将发表在一系列论文中英国皇家天文学会每月通知本星期。 但你现在可以在线阅读论文这里,这里, 和这里。