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新研究表明 暗能量可能在宇宙时间内变化

  • 科学
  • 2019-08-13 15:44:19

天文学家利用美国宇航局钱德拉X射线天文台和欧洲宇航局的XMM-牛顿宇宙飞船的数据发现了一种被称为暗能量的无形力,可被广泛认为是恒定的,随着时间的推移可能变得更强。如果得到证实,这一结果可能会迫使天文学家重新审视他们对宇宙历史和结构的基本认识。

根据领先的情景,我们的宇宙只包含普通物质的百分之几。宇宙的四分之一是由难以捉摸的暗物质构成的,我们可以感受到引力但却没有观察到,其余部分由更加神秘的暗能量组成 - 大约20年前首次发现 - 它正在推动宇宙的当前加速扩张。

该模型基于过去几十年收集的大量数据,来自宇宙微波背景(CMB) - 宇宙历史上的第一盏灯,仅在宇宙大爆炸后38万年发布,并通过前所未有的细节观察ESA的普朗克任务 - 更多'本地'观测。

后者包括超新星爆炸,星系团和暗物质在遥远星系上印记的引力畸变,并可用于追踪宇宙历史近期的宇宙膨胀 - 在过去的90亿年中。

发表在“ 自然天文学 ”杂志上的这项新研究指出了另一种类型的宇宙示踪剂 - 类星体 - 它将填补这些观测之间的差距,衡量宇宙在120亿年前的扩张。

新技术使用紫外(UV)和X射线数据来估算类星体距离。

在类星体中,星系中心的超大质量黑洞周围的物质盘产生紫外线。一些紫外光子与磁盘上方和下方的热气云中的电子碰撞,这些碰撞可以将紫外线的能量提升到X射线能量。

这种相互作用导致观察到的UV和X射线辐射量之间的相关性。这种相关性取决于类星体的光度,它是它产生的辐射量。

使用这种技术,类星体成为标准蜡烛。一旦知道发光度,就可以从观察到的辐射量计算到类星体的距离。

研究人员编制了1,598个类星体的紫外线数据,以得出紫外线和X射线通量之间的关系以及与类星体的距离。

然后他们利用这些信息来研究宇宙的膨胀率,以及很早的时间,并发现暗能量随时间增长的证据。

“由于这是一项新技术,我们采取了额外的措施来证明这种方法可以为我们提供可靠的结果,”共同作者,达勒姆大学的天文学家Elisabeta Lusso博士说。

“我们发现,我们的技术结果与过去90亿年来超新星测量的结果相吻合,让我们相信我们的结果在更早的时候是可靠的。”

Lusso博士和她的同事,佛罗伦萨大学的Guido Risaliti博士也非常关心如何选择他们的类星体,以最大限度地减少统计误差并避免可能取决于从地球到物体的距离的系统误差。

如果得到证实,这个结果意味着暗能量不是宇宙常数。

它还可以帮助解决哈勃常数测量之间持续的不匹配 - 宇宙扩展速率 - 基于本地指标和基于CMB的测量。

利用超新星观测,天文学家之前曾报道过,现在宇宙的扩张速度似乎超过了大爆炸后不久发生的CMB生产时的轨迹。

“一些科学家认为,可能需要新的物理学来解释这种差异,包括暗能量增长的可能性。我们的新结果与此建议一致,“Risaliti博士说。

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