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科学家沸腾了!最新发现特殊类星体揭开宇宙膨胀的速度奥秘!

据研究表明,我们的宇宙大约从138亿年前诞生开始一直处于膨胀状态,并且它的膨胀速度还在不断飙升!

但是宇宙膨胀有多快?这是一个科学家还不能准确回答的问题。他们为宇宙的膨胀率取了一个名字:哈勃常数,或哈勃定律。但是随着时间的推移,其测量值不断变化,天文学家在这个问题上争论了几十年。


我们知道测量哈勃常数的基本思路是观察遥远的光源,通常是超新星或被称为“标准光源”的变星,并测量其光的红移(指物体的电磁辐射由于某种原因波长增加的现象,在可见光波段,表现为光谱的谱线朝红端移动了一段距离,即波长变长、频率降低,例如离我们而去的恒星发出的光线的光谱向红光光谱方向移动)。类星体是一种超亮天体,也被称为活动星系核,因为它们被认为是由星系中心的超大质量黑洞引起的,它们发出的电磁辐射是由黑洞周围旋转的吸积盘引起的,当黑洞周围的物质盘加速时,它会释放出大量的能量。

由于类星体非常明亮,它们可以在很远的地方被看到。这使得它们不仅是令人着迷的研究对象,也是研究哈勃定律的有用标记。


但是无论天文学家怎么做,他们都不能得出一个一致的值,只能得到一个范围内的值。

但是最近科学家宣称一项涉及类星体和引力透镜的新研究可能有助于解决这个问题!随即一起了一阵热烈讨论,一旦证明将是物理学的一大突破!

首先我们早在100年前就知道宇宙在膨胀,这是毫无疑问的。后来我们发现了红移效应,来自遥远星系的光在远离我们时发生红移,测量红移产生了不同的宇宙膨胀值,而哈勃常数是确定这个宇宙物理尺度的关键点。宇宙膨胀速率以公里每秒每百万秒秒为单位(公里/秒)/Mpc。例如,某物以10 (km/s)/Mpc的速度膨胀意味着空间中两个相距1百万秒的点(相当于326万光年)以每秒10公里的速度相互远离。

宇宙膨胀速率在20世纪20年代首次被发现时,人们认为它的膨胀速度是625 kps/Mpc。但从20世纪50年代开始,更好的研究将其测量为低于100 kps/Mpc。在过去的几十年里,许多研究测量了膨胀率,得出的速度在67到77 kps/Mpc之间。

但是科学不会接受一堆应该只有一个值的答案,如果是,那就不是科学了,这种答案具有杠杆效应,差之毫厘错之千里。所以科学家们一直在尝试不同的方法来测量哈勃常数,希望能得到正确的结果,因为哈勃常数不仅仅是测量宇宙的膨胀,同时锚定了宇宙的物理尺度,如果没有哈勃常数的精确值,天文学家就无法准确地确定遥远星系的大小、宇宙的年龄或宇宙的膨胀历史。

而且最近一项新研究正在尝试一种测量哈勃常数的新方法。这项研究由加州大学洛杉矶分校的一组天文学家领导,该研究依靠遥远类星体的光在到达地球之前经历引力透镜效应。


引力透镜的发现与爱因斯坦最为密切相关,尽管直到1979年才被观测到。所谓引力透镜效应,是指发生在来自遥远星体类星体的光源在到达地球上的观测者之前遇到了一个星系干涉现象。星系的极端质量足以使光线弯曲,就像玻璃透镜那样。其结果是一种“镜屋”效应。


这是哈勃拍摄的一幅明亮的红色星系(LRG)的图像,由于引力的作用,它扭曲了来自更遥远的蓝色星系的光线,这种技术被称为引力透镜。

这项研究集中在双类星体上。双类星体,有时被称为双类星体,不是两个相互靠近的类星体,而是引力透镜效应。在双类星体的情况下,它们的光在到达地球之前会被折射到一个介入星系周围,从而产生两幅类星体的图像。当类星体发出的光在星系中间弯曲时,就会产生两张相同类星体的图像,这就创造了一个独特的观测视角。创建类星体的独立图像的光通过不同的路径到达每个图像。当类星体发出的光波动时,两幅图像的闪烁之间会有延迟。


通过测量闪烁之间的时间延迟,通过了解其间星系的质量,研究小组推断出地球、透镜星系和类星体之间的距离,进而使科学家们能够估计宇宙膨胀的速度。

这项研究的重点是名为SDSS J1206+4332的双类星体,同时也依赖于哈勃太空望远镜、双子座和凯克天文台的数据,以及引力透镜(或称COSMOGRAIL)网络的宇宙监测。研究小组花了几年的时间每天拍摄双类星体的图像,这给了他们非常精确的测量闪烁之间的时间延迟。结合其他数据,它给天文学家提供了哈勃常数迄今为止最好的测量数据之一。

研究小组计算出哈勃常数的值为每秒72.5公里/百万秒。这使得它与其他使用遥远的超新星作为标准光源来测量哈勃常数的测量结果一致。但是这比依靠宇宙微波背景来测量的结果要高出7%。

但是显然关于哈勃定律的争论还没有结束。测量方法之间仍然存在着差异。目前研究小组正在观察40个四重类星体,希望能给他们一个更精确的宇宙膨胀率测量。

或许在未来,通过大量的观测数据加以整合研究,宇宙膨胀率将会越来越趋近于一个值!   

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