用引力透镜测量宇宙膨胀

2020-11-18 14:32   来源: 互联网    阅读次数:3434

这是宇宙学上的主要争论之一:宇宙正在膨胀,但它的速度有多快?这两种可用的测量方法得出了不同的结果。莱顿物理学家戴维·哈维(David Harvey)使用了第三种独立的测量方法,使用爱因斯坦预测的星系的光畸变特性。他在"皇家天文学会月刊"(Journal of the Royal天文学会)上发表了他的发现。


近一个世纪以来,我们一直在谈论宇宙的膨胀。天文学家指出,来自遥远星系的光波波长低于附近星系的波长。光波似乎被拉伸,或呈红色,这意味着这些遥远的星系正在移动。


这种膨胀速率可以被称为哈勃常数。一些超新星或爆炸性恒星的亮度很容易理解。这让他们能够估算出它们与地球的距离,并将其与红移或速度联系起来。对于每兆字节的秒距(每秒3.3光年),星系从我们身边撤退的速度以每秒73公里的速度增长。

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爱因斯坦


然而,宇宙微波背景的测量(早期宇宙中仍然存在的光)正变得越来越精确,从而产生了一个不同的哈勃常数:每秒约67公里。


不可能?为什么会有所不同?这种差异能告诉我们有关宇宙和物理学的任何新消息吗?莱顿物理学家大卫·哈维(David Harvey)说:"这就是为什么存在第三种独立于其他两种测量方法的方法:引力透镜。


阿尔伯特?爱因斯坦(阿尔伯特?爱因斯坦)的广义相对论预言,像银河系这样的质量浓度可以像透镜一样弯曲光的路径。当银河系在明亮光源前面时,光会围绕着它弯曲,可以以不同的路径到达地球,提供两张或四张相同光源的图像。


红日


1964年,挪威天体物理学家SjurRefsdal遇到了一个"ha"时刻:当透镜星系有点偏心时,其中一条路线比另一条路线长。这意味着光穿过路径需要更长的时间。因此,当类星体的亮度发生变化时,在一幅图像中,散斑会在另一张图像中出现。区别可能是几天,甚至几周甚至几个月。


Refsdal指出,这种时间差也可以用来确定离类星体和透镜的距离。通过将它们与类星体的红移进行比较,哈勃常数可以独立测量。


HoliCOW项目下的一项研究使用了其中六个镜头,将哈勃常数降至大约73。然而,存在一些复杂性:除了距离差之外,前景星系的质量也有延迟效应,这取决于精度。"质量分布。"你必须对这种分布进行建模,但仍有很多未知因素,"哈维说。这种不确定性限制了这项技术的准确性。


想象整个天空


当新的双筒望远镜于2021年首次在智利点燃时,这种情况可能会改变。卢宾别墅天文台致力于每隔几个晚上对整个天空进行成像,并预计将拍摄数千个双类星体,从而有机会降低哈勃常数,甚至进一步降低哈勃常数。


哈维说:"问题是不可能对所有这些前景星系分别建模。因此,哈维设计了一种方法来计算多达1000个镜头的总分布的平均效果。


在这种情况下,引力透镜的奇异性并不重要,你不必模拟所有的透镜。你只需要确保你为所有的人建模。"哈维说。


在本文中,我已经证明了,当你接近数千颗类星体时,哈勃常数阈值有2%的误差。


这一误差范围将允许在多个哈勃常数候选人之间进行有意义的比较,并有助于理解差异。"如果你想要小于2%,你必须通过做更好的模拟来改进模型。我猜是可能的。




责任编辑:无量渡口
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