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宇宙测量迈进一大步 精度达1%
发布时间:2017-12-06  信息发布人:管理员  

 在我们的日常生活中,没有太多东西是我们了解的准确度可达1%的。但是现在科学家称,他们借助相距我们超过60亿光年的星系,测量部分宇宙的精度已经达到这个黄金标准。

  最新精确测量的宇宙的艺术概念图。球体显示的是早期宇宙产生的“重子声学振荡”的当前大小。重子声学振荡是指压力波在早期宇宙中传播留下的“冻结”印迹

  重子振动分光镜巡天计划通过测量星系团,揭示它们的准确距离、宇宙的年龄,以及宇宙的膨胀速度。此次测量使用的“标准尺”,是根据宇宙微波背景(右)的温度有规律的变化得出的

  星系的距离和分布状态可以借助宇宙学家所谓的“标准尺”进行测量

  研究人员将他们的数据与宇宙微波背景辐射(CMB)里的温度变化测量结果相结合,用来揭示有关宇宙膨胀的信息。该图显示的是宇宙微波背景辐射在我们的弯曲宇宙中是如何变化的

  在我们的日常生活中,没有太多东西是我们了解的准确度可达1%的。但是现在科学家称,他们借助相距我们超过60亿光年的星系,测量部分宇宙的精度已经达到这个黄金标准。
  
  这项不同寻常的测量是由重子振动分光镜巡天计划(BOSS)借助美国新墨西哥的斯隆基金会望远镜进行的。该计划的主要调查员大卫-塞拉格尔教授说:“现在我对宇宙的大小的了解,比我对自己住宅的大小更了解。20年前,天文学家争论的评估结果存在的不同高达50%。5年前,我们已经将这种不确定性精确到5%,1年前,这一数字是2%。1%的精度将是未来很长一段时间里的测量标准。”星系的距离和分布状态可以借助宇宙学家所谓的“标准尺”进行测量。我们可以把标准尺想象成是汽车的前灯。大部分汽车的两个前灯之间的距离都差不多。汽车相距越远,两个前灯之间的距离显得就越近。通过测量前灯之间的角距,就能计算出汽车相距我们有多远。

  重子振动分光镜巡天计划的科研组利用类似方法测量重子声学振荡(BAOs)。重子声学振荡是指压力波在早期宇宙中传播留下的“冻结”印迹,它有助于确定星系的分布情况。该计划的研究人员把超过120万个发光星系绘制成图,然后借助基本物理计算测量重子声学振荡。随后他们将这些数据与宇宙微波背景辐射(CMB)里的温度变化测量结果相结合。宇宙微波背景被认为是由宇宙大爆炸留下的热辐射。这些等式揭露了有关宇宙膨胀加速度和暗能量的信息。

  卡内基梅隆大学的物理学副教授雪莉-霍说:“以前我们绘制的宇宙图显得非常混乱。这就如同我们都是近视眼,却又没有眼镜,显得混沌一片。”朴茨茅斯大学的天文学家艾什莉-罗斯说:“通过这些星系测量,大自然为我们提供了一把极好的尺子。这把尺子碰巧有5亿光年长,因此我们能够用它准确测量距离,即使相距很远也不例外。”

  进行这些测量需要天文学家绘制出120万个星系的位置。重子振动分光镜巡天计划借助一个可同时对1000个星系进行详细测量的专用设备进行这项工作。凯克-潘负责新墨西哥阿帕奇岬天文台斯隆数字化巡天第三期工程SDSS-III的斯隆基金会2.5米口径望远镜的观测员团队,他说:“在晴空万里的夜晚,当一切进展顺利时,我们能把超过8000个星系和类星体绘制成图。”最新结果指出,暗能量的强度在空间和时间中并没有变化。除此以外,这些结果还有助于对太空的曲率进行评估。塞拉格尔表示,这一结果与一直持续下去,延伸到无限时、空的宇宙模型相符。