暗能量那些难以捉摸的自然属性被科学家所揭示_1

网上有关“暗能量那些难以捉摸的自然属性被科学家所揭示”话题很是火热,小编也是针对暗能量那些难以捉摸的自然属性被科学家所揭示寻找了一些与之相关的一些信息进行分析,如果能碰巧解决你...

网上有关“暗能量那些难以捉摸的自然属性被科学家所揭示”话题很是火热,小编也是针对暗能量那些难以捉摸的自然属性被科学家所揭示寻找了一些与之相关的一些信息进行分析,如果能碰巧解决你现在面临的问题,希望能够帮助到您。

简介:遥远星系揭示暗能量的神秘特质;通过研究百万光年距离的星系,学者们对暗能量波动如何变化,如何影响宇宙结构的发展有了更深入的认识

运用爱因斯坦的广义相对论并使用高灵敏设备,天文学家已经限定了暗能量在宇宙形成初期所起的作用。

爱因斯坦的理论预言大质量物体,如星系团,可以令其背景星系的光偏折并将光聚焦于地球,这就是“引力透镜”现象。提供:NASA/ESA/智利天主堂大学

爱因斯坦广义相对论已经帮助一个国际研究团队测量当今我们所在宇宙中暗物质的聚集,这是在经过分析千万多张遥远星系的后而得出的,研究团队还将进一步利用这些信息来了解暗能量。

暗物质在与宇宙中星系形成紧密相关,而暗能量则与宇宙持续膨胀中的加速紧密相关;暗物质与暗能量一起构建了我们宇宙的95%,但是为什么两者的作用如此之大却是一个深奥的秘密。为了解释宇宙的行为与其宿命,科学家必须搞清楚暗物质与暗能量到底是怎么一回事。

过去为了测量宇宙结构的数量已经进行了若干研究,特别是宇宙还很年轻的时候,比如:欧洲空间机构(ESA)的普朗克观测站。暗能量可以在这些结构成长的后期(即接近现在的时期)影响其成长速度。通过研究宇宙后期的暗物质,科学家刚刚开始测量这些不同结构的成长,这些研究也有助于了解暗能量。

“普朗克测量的波动就象宇宙早期射出的一只精准之箭,我们用斯巴鲁超主焦点相机(SHSC)已经测量了这只箭的着落点。”天文及天体物理学校际中心的副教授瑟赫德.摩尔(Surhud More)这样解释。

超主焦点相机(HSC)的研究是将8.20亿像素的超主焦点相机、与坐落在夏威夷莫纳克亚山上的直径达8.2米(27英尺)之斯巴鲁望远镜相接,这就允许研究人员可以对数十亿光年以外的星系进行研究,这些星系于数十亿年之前就存在,只是它们的光现在才到达地球。

阿尔伯特.爱因斯坦在他的广义相对论中预言了引力透镜,即:引力可以令光的传播路线偏转、也称“弯曲”,这就造成在地球上观察的遥远星系看起来的位置与实际位置发生了扭曲。

超主焦点相机重量达3吨,高达3米(9英尺)。提供:NAOJ(日本国立天文台)

从2014年开始,科维理学院的宇宙物理及数学(Kavli IMPU)的项目助理教Chiaki Hikage领导来自日本、中国台湾及美国的科学家进行了引力透镜引起的微小扭曲之研究,以再现这些星体在宇宙中的真实位置。现在研究小组看到了在过去数十亿年间暗物质在空中波动的行为,还看到暗能量是如何影响着这些结构的成长。

“过去,我一直满怀希望承担高精准宇宙学的研究,比如采用 威金森 各向异性探测器(WMAP)以及普朗克探测器进行的相关研究;而今,用斯巴鲁HSC数据可以更加精准地观测宇宙中暗物质结构的成长,我为能与大家分享这些成果而感到极度兴奋!”Hikage非常感慨。

然而,Hikage与他的团队了解他们自己的兴奋或许会潜在影响其结果的客观性,特别是如果他们用以前自己的研究分析验证他们自己的结果。为了保证其结果的合理性,他们组织了一个盲测分析,这种盲测分析在医学中普遍使用。在这种测试中,研究人员并不知道哪一位病人得到了特定的治疗,首先生成两套“假”数据,而每一套数据中的真实状况被锁于某处的盒子中而不为研究人员所知。随后,2018年6月26日面纱揭开:研究人员第一次发现他们的分析已经表明超主焦点相机(HSC)的研究结果与过去的引力透镜研究结果完全一致,只是他们认为当今宇宙的宇宙结构进化速度的结论与普朗克星级站的宇宙逻辑模式预测的结果相比,略微慢一些。

这个差异可能是由于数据量比较少而引起的统计落差,或者这个差异预示了宇宙模型的一个重要进程。

幸运的是,团队未来还会有更多的数据进行分析。这个结果只使用了全部研究数据的11%,因为HSC还在拍照,工作计划在2020年前后结束。

“这只是第一步,HSC研究的全部数据肯定能令我们对暗物质以及暗能量的了解上到更高的台阶。”Kavli IMPU 的院长及投资人Masahiro Takada这样评论。

BY: Lee Cavendish

FY: 周洪波 (hongbo_0309)

转载还请取得授权,并注意保持完整性和注明出处

宇宙到底有多大,哪位能详细解释一下!

分类: 理工学科

问题描述:

广义相对论所预言的天体学的现象

解析:

引力透镜效应是爱因斯坦广义相对论所预言的一种现象,由于时空在大质量天体附近会发生畸变,使光线在大质量天体附近发生弯曲(光线沿弯曲空间的短程线传播)。对引力透镜效应的观测证明爱因斯坦的广义相对论确实是引力的正确描述。

在有些情况下,起引力透镜作用的天体是一个星系,它对光的弯曲作用能产生类星体或其他星系等更遥远天体的多重像。有些天文学家认为,多达2/3的已知类星体可能由于引力透镜效应而增加了亮度。研究引力透镜对遥远类星体光线的影响,有助于解决关于宇宙年龄和宇宙当前膨胀速率的争论。

当银河系中一个暗天体正好在一较远恒星(如麦哲伦云中的一颗恒星)前经过,使得它的像短暂增亮,就是较小规模的引力透镜效应。单个恒星造成的这种引力透镜有时叫做“微透镜(Microlensing)”。1993年,天文学家利用微透镜效应观测到银河系中存在一种暗物质(dark matter),称做 MACHOs(massive pact halo objects,致密暗天体)。

参考文献:

约翰·格里宾《大宇宙百科全书》,p174,海南出版社(2001)

xxxnl.gov/abs/astro-ph/9709059

xxxnl.gov/abs/astro-ph/9611229

freeduan/viewthread.php?tid=43830

引力透镜是什么东东?用一句话说就是光线在引力场中发生偏折,就象光线从

空气进入玻璃一样,玻璃能用来做透镜使物体成像,引力场也一样。太简单了,反

而不明了了,是不是?那就稍微再多说几句吧。

说到光线在引力场中的偏折,你可能马上会想到那个对爱因斯坦广义相对论的

著名检验:英国的天文大牛爱丁顿( 就是那个当记者提及世界上只有两个半人懂广

义相对论时在想谁是那半个人的人,钱德拉塞卡的老师 )在1919年日全食时观测太

阳引力场引起的光线偏折导致背景恒星的视位置发生轻微变化(最大只有1.8角秒,

也就是1度的两千分之一)。其实在牛顿力学的框架下也能导出光线在引力作用下的

偏折,只不过结果呢正好是广义相对论结果的一半。

又太罗唆了?好,言归正传。为了方便,我先拿点源作个例子。一个点源比如

恒星做为待成像天体,你是观测者。在你和恒星之间有个做为透镜的天体(可能也

是恒星)。如果按光学透镜来类比的话, 你可以认为在包围点引力源(透镜天体)的空

间充满介质, 介质的折射率随离引力源的距离改变: 越近越大, 越远越小, 在无穷

远处趋向于1(真空的折射率). 所以这么说来这个引力透镜就类似一个折射率随到中

心的距离变化的巨大无比的玻璃球了.从恒星发出的光经过“透镜”被偏折,只有

那些恰好被偏折到冲着你的方向的光线才能被观测到,那就是一个像了。和我们通

常用的玻璃透镜不同的是,在作透镜的天体是点源的情况下,你一般能观测到两个

像, 分别处在透镜天体的两侧, 不过一个靠近透镜天体一点, 一个远一点, 这两个

像在切向被拉长了.更有意思的是,如果被成像的恒星,作为透镜的天体,还有

你,恰好处在同一条直线上的话,这两个像就合在了一起变成了个圈圈,这个圈圈

被称为爱因斯坦环。你要是给PPMM成个这样的引力透镜像,那你看到的就是乾坤大

挪移了,比哈哈镜还哈哈。通过引力透镜成的这两个像还有一个特点,就是它

们合起来要比没有透镜情况下的天体要亮,具体亮几倍,取决于你和透镜及待成像

天体的相对位置,三者越接近共线像就越亮。如果作为透镜的天体不是点源,而是

有一定的质量分布,比如是个双星系统或者星系、星系团什么的,那情况就稍复杂

点了,你可能会观测到多个像。在星系或星系团情况下,你还可以观测到引力透镜

弧。

说到这儿, 你已经了解了引力透镜的基本知识. 下面谈谈在天文中的实际应用

吧. 先说说微引力透镜. 当透镜天体是个恒星量级的东东(包括正常恒星, 白矮星,

中子星, 恒星级黑洞什么的),在合理的距离尺度上, 前面提到的两个像一般是分

辨不出来的, 为什么呢? 因为它们之间的角距离只有千分之一角秒的量级(哈勃望

远镜在光学波段的极限分辨率也才百分之五角秒左右). 所以呢, 这两个像在你看来

就是一个点(一颗星). 那怎么办? 别忘了, 前面说过, 这两个像合起来的亮度比没

有透镜天体时要高. 你可能又说:"那又怎么样, 我怎么知道原来有多亮, 你还是没

理由说你看到的就是引力透镜现象呀!" 你是对的, 要是你和透镜及待成像天体的相

对位置固定不变, 确实没办法说. 但是生命在于运动, 天体也不例外, 比如在银河系

里, 恒星的运动速度大概在200km/s这个量级上, 这样一来, 你和透镜以及成像天体

的相对位置就在不断地发生变化. 前面还提到过, 两个像增亮的程度是和这个相对位

置有关系的, 你耐心地观测几天几周甚至几个月, 你就会发现那颗星变亮又变暗, 微

引力透镜导致的光变曲线有其特有的形状, 而且在各个波段上观测都一样, 所以很容

易和其他的光变现象(比如变星)区分开来. 然而,天体和观测者接近共线的几率非常

非常小,所以想观测到微引力透镜事件还不是很容易。可是天文学家很有耐心,就是

要守株待兔,不过呢,要选择兔子多的地方等待--几率小没关系,我们可以同时去观

测成千万上亿的星。现在世界上有好几个小组,它们把望远镜分别对准银河系的两个

卫星星系--大麦哲伦星云和小麦哲伦星云,还有我们的近邻姐妹--仙女座星系,以及

银河系的核球区域。这些望远镜每天就对着这些区域拍呀拍,生命不息,拍照不止。

这些区域的共同特点就是有众多的恒星,要是凑巧在其中一颗恒星和我们之间有一个

天体闲逛过来不知不觉充当了透镜的角色,那么那颗星就由暗变亮又变暗,望远镜全

把这些给记录下来了。其实,望远镜的观测数据每天都很快处理出来,和以前的对比,

一旦发现有光变的苗头,马上会提高观测频率,还会通知兄弟望远镜协助观测以期将

一个引力透镜事件尽可能完整地记录下来。到目前为止,大概发现了几百个微引力透

镜事件,其中有三十来个是双星系统充当的透镜。

宇宙(Universe)是由空间、时间、物质和能量,所构成的统一体。是一切空间和时间的综合。一般理解的宇宙指我们所存在的一个时空连续系统,包括其间的所有物质、能量和事件。宇宙根据大爆炸宇宙模型推算,宇宙年龄大约200亿年。

年龄推算

宇宙年龄约为137.5亿年 

使用整个星系作为透镜观看其他星系,目前研究人员最新使用一种精确方法测量了宇宙的体积大小和年龄,以及它如何快速膨胀。这项测量证实了“哈勃常数”的实用性,它指示出了宇宙的体积大小,证实宇宙的年龄约为137.5亿年。 

研究小组使用一种叫做引力透镜的技术测量了从明亮活动星系释放的光线沿着不同路径传播至地球的距离,通过理解每个路径的传播时间和有效速度,研究人员推断出星系的距离,同时可分析出它们膨胀扩张至宇宙范围的详细情况。 

科学家经常很难识别宇宙中遥远星系释放的明亮光源和近距离昏暗光源之间的差异,引力透镜回避了这一问题,能够提供远方光线传播的多样化线索。这些测量信息使研究人员可以测定宇宙的体积大小,并且天体物理学家可以用哈勃常数进行表达。 

KIPAC研究员菲尔-马歇尔(Phil Marshall)说:“长期以来我们知道透镜能够对哈勃常数进行物理性测量。”而当前引力透镜实现了非常精确的测量结果,它可以作为一种长期确定的工具提供哈勃常数均等化精确测量,比如:观测超新星和宇宙微波背景。他指出,引力透镜可作为天体物理学家的一种最佳测量工具测定宇宙的年龄。

其实宇宙具体年龄其实仍不确定,详细请见参考资料!谢谢!

关于“暗能量那些难以捉摸的自然属性被科学家所揭示”这个话题的介绍,今天小编就给大家分享完了,如果对你有所帮助请保持对本站的关注!

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  • 富贵总裁
    富贵总裁 2025年01月31日

    我是世源号的签约作者“富贵总裁”!

  • 富贵总裁
    富贵总裁 2025年01月31日

    希望本篇文章《暗能量那些难以捉摸的自然属性被科学家所揭示_1》能对你有所帮助!

  • 富贵总裁
    富贵总裁 2025年01月31日

    本站[世源号]内容主要涵盖:国足,欧洲杯,世界杯,篮球,欧冠,亚冠,英超,足球,综合体育

  • 富贵总裁
    富贵总裁 2025年01月31日

    本文概览:网上有关“暗能量那些难以捉摸的自然属性被科学家所揭示”话题很是火热,小编也是针对暗能量那些难以捉摸的自然属性被科学家所揭示寻找了一些与之相关的一些信息进行分析,如果能碰巧解决你...

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