彌合宇宙鴻溝：對(duì)宇宙膨脹的先驅(qū)性測(cè)量改變了長(zhǎng)期以來(lái)的爭(zhēng)論

由于來(lái)自一顆放大的、多重成像的超新星的數(shù)據(jù)，由明尼蘇達(dá)大學(xué)雙子城分校的研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)成功地使用了一種首次出現(xiàn)的技術(shù)來(lái)測(cè)量宇宙的膨脹率。他們的數(shù)據(jù)為該領(lǐng)域的一個(gè)長(zhǎng)期爭(zhēng)論提供了洞察力，并可以幫助科學(xué)家更準(zhǔn)確地確定宇宙的年齡，更好地理解宇宙。

這項(xiàng)工作分為兩篇論文，分別發(fā)表在世界頂級(jí)同行評(píng)議的學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》和天體物理學(xué)期刊《天體物理學(xué)報(bào)》上，后者是一份同行評(píng)議的天體物理學(xué)和天文學(xué)科學(xué)期刊。

在天文學(xué)中，有兩種對(duì)宇宙膨脹的精確測(cè)量，也被稱(chēng)為"哈勃常數(shù)"。一個(gè)是從附近的超新星觀測(cè)中計(jì)算出來(lái)的，第二個(gè)是使用"宇宙微波背景"，或在宇宙大爆炸后不久開(kāi)始自由流動(dòng)的輻射。

然而，這兩種測(cè)量方法相差約10%，這在物理學(xué)家和天文學(xué)家中引起了廣泛的爭(zhēng)論。如果這兩個(gè)測(cè)量結(jié)果都是準(zhǔn)確的，這意味著科學(xué)家目前關(guān)于宇宙構(gòu)成的理論是不完整的。

兩篇論文的主要作者、明尼蘇達(dá)大學(xué)物理和天文學(xué)學(xué)院助理教授帕特里克-凱利說(shuō)："如果新的、獨(dú)立的測(cè)量結(jié)果證實(shí)了哈勃常數(shù)的兩個(gè)測(cè)量結(jié)果之間的這種分歧，它將成為我們理解宇宙的一個(gè)缺口。最大的問(wèn)題是一個(gè)或兩個(gè)測(cè)量結(jié)果是否可能存在問(wèn)題。我們的研究通過(guò)使用一種獨(dú)立的、完全不同的方式來(lái)測(cè)量宇宙的膨脹率來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。"

明尼蘇達(dá)大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)能夠利用凱利在2014年發(fā)現(xiàn)的一顆超新星的數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算這個(gè)數(shù)值--這是有史以來(lái)第一個(gè)多重成像的超新星的例子，這意味著望遠(yuǎn)鏡捕捉到了同一宇宙事件的四個(gè)不同圖像。在發(fā)現(xiàn)之后，世界各地的團(tuán)隊(duì)預(yù)測(cè)，這顆超新星將在2015年重新出現(xiàn)在一個(gè)新的位置，明尼蘇達(dá)大學(xué)的團(tuán)隊(duì)檢測(cè)到了這個(gè)額外的圖像。

這些多重圖像的出現(xiàn)是因?yàn)樵摮滦鞘艿搅艘粋€(gè)星系團(tuán)的引力凝聚，這是一種來(lái)自星系團(tuán)的質(zhì)量彎曲并放大光線的現(xiàn)象。通過(guò)利用2014年和2015年圖像出現(xiàn)之間的時(shí)間延遲，研究人員能夠利用挪威天文學(xué)家Sjur Refsdal在1964年提出的一個(gè)理論來(lái)測(cè)量哈勃常數(shù)，這個(gè)理論在以前是不可能付諸實(shí)踐的。

凱利說(shuō)，研究人員的發(fā)現(xiàn)并沒(méi)有絕對(duì)解決爭(zhēng)論，但他們確實(shí)為這個(gè)問(wèn)題提供了更多的洞察力，并使物理學(xué)家更接近于獲得宇宙年齡的最精確測(cè)量。測(cè)量結(jié)果與來(lái)自宇宙微波背景的數(shù)值有更好的一致性，盡管--鑒于不確定性--它并沒(méi)有排除來(lái)自本地距離階梯的測(cè)量，如果對(duì)未來(lái)同樣被星系團(tuán)引力凝聚的超新星的觀測(cè)產(chǎn)生了類(lèi)似的結(jié)果，那么它將確定目前的超新星數(shù)值的問(wèn)題，或者我們對(duì)星系團(tuán)暗物質(zhì)的理解。

利用同樣的數(shù)據(jù)，研究人員發(fā)現(xiàn)，目前一些星系團(tuán)暗物質(zhì)的模型能夠解釋他們對(duì)超新星的觀測(cè)。這使他們能夠確定星系團(tuán)中暗物質(zhì)位置的最準(zhǔn)確模型，這是一個(gè)長(zhǎng)期困擾天文學(xué)家的問(wèn)題。

標(biāo)簽： 彌合宇宙鴻溝 宇宙膨脹 先驅(qū)性測(cè)量

　　 原標(biāo)題：彌合宇宙鴻溝：對(duì)宇宙膨脹的先驅(qū)性測(cè)量改變了長(zhǎng)期以來(lái)的爭(zhēng)論