天文学家揭示了宇宙膨胀的新测量方法

新的哈勃常数测量

这些星系是从哈勃太空望远镜项目中选出的,该项目用来测量宇宙的膨胀率,称为哈勃常数。这个值是通过比较星系的距离和远离地球的表观衰退率(由于膨胀空间的相对论效应)来计算的。通过比较星系红巨星与附近红巨星的明显亮度,天文学家能够确定每个宿主星系的距离。这是可能的,因为红巨星是可靠的里程碑,因为它们在进化的后期都达到了相同的峰值亮度。这可以作为一个“标准蜡烛”来计算距离。哈勃的敏锐和灵敏度使得红巨星可以在主星系的恒星晕中被发现。人们在星系的光环中寻找红巨星。中间一排显示的是哈勃望远镜的全视野。最下面的一行放大后更接近哈勃视野。红巨星是用黄色的圆圈来识别的。 Credits: NASA, ESA, W. Freedman (University of Chicago), ESO, and the Digitized Sky Survey

天文学家已经采用了宇宙速度快速扩展的新测量,比以前的努力完全不同的恒星。经修订的测量,来自美国宇航局s哈勃太空望远镜这是天体物理学中一个激烈争论的问题的中心,这个问题可能会导致对宇宙基本属性的新解释。

科学家们已经知道近一个世纪,宇宙正在扩大,这意味着宇宙之间的星系之间的距离变得更加庞大。但是空间伸展的速度恰好,这是一个称为霍布常数的价值,仍然顽固地难以捉摸。

现在,芝加哥大学温迪·弗里德曼教授和他的同事们有了一种新的测量现代宇宙膨胀速度的方法,表明星系间空间的拉伸速度比科学家们预计的要快。弗里德曼的研究是最近的几项研究之一,这些研究指出,现代膨胀测量与130亿年前的宇宙预测之间存在令人困扰的差异,当时的宇宙是由欧洲航天局的普朗克卫星测量的。

随着越来越多的研究指出了预测和观测之间的差异,科学家们正在考虑是否需要提出一个新的模型来解释宇宙的基本物理现象。

“哈勃常数是宇宙学参数,它设定了宇宙的绝对尺度、大小和年龄;这是我们量化宇宙如何演变的最直接的方法之一,”弗里德曼说。“我们之前看到的差异并没有消失,但这一新的证据表明,陪审团仍然没有找到立即和令人信服的理由,相信我们目前的宇宙模型中有一些根本的缺陷。”

在Astrophysical Journal中公布的新文件中,Freedman和她的团队使用一种被称为红巨人的明星宣布了哈勃常数的新测量。使用哈勃制造的新观察表明,附近宇宙的扩张率仅在每兆(KM / SEC / MPC)下每秒70公里。一个Parsec相当于3.26光年距离。

使用Cepheid变量,该测量略小于最近由Hubble Sh0es(SuperNovae H0)最近报告的74 km / sec / mpc的值,该团队使用Cepheid变量,这是以定期的间隔脉冲的恒星,该恒星对应于它们的峰值亮度。这支球队由Johns Hopkins University和Space Telescope MicrositiTute,马里兰州Baltimore,最近举行了对其Cepheid距离测量技术的最高精确度的观察结果。

如何测量膨胀

测量宇宙膨胀率的一个核心挑战是,精确计算到遥远物体的距离非常困难。

2001年,弗里德曼领导的一个团队利用遥远的恒星对哈勃常数进行了具有里程碑意义的测量。哈勃太空望远镜关键项目团队使用造父变星变量作为距离标记来测量这个值。他们的项目得出结论,我们宇宙的哈勃常数值是72千米/秒/Mpc。

但最近,科学家采用了一项非常不同的方法:建立一个基于大爆炸留下的光的涟漪结构的模型,称为宇宙微波背景。普朗克测量允许科学家预测,早期宇宙可能已经发展到了膨胀率天文学家可以衡量。科学家计算价值67.4 km / sec / mpc,具有显着的分歧,速度为74.0 km / sec / mpc,用cepheid stars测量。

天文学家一直在寻找任何可能导致这种不匹配的因素。弗里德曼说:“自然地,问题出现了,这种差异是否来自于天文学家尚不了解我们正在测量的恒星的某些方面,或者我们的宇宙模型是否仍然不完整。”“或者两者都需要改进。”

弗里德曼的团队试图通过建立一个全新的、完全独立的路径来检验他们的结果,该路径使用的是一种完全不同的恒星。

某些明星以一种叫做红巨人的典型明星为一个非常明亮的明星,这是我们自己的太阳从现在开始遇到数十亿年的演变的阶段。在一定点,明星经历了一种称为氦闪光的灾难性事件,其中温度上升至约1亿度,并重新排列了明星的结构,这最终会显着降低其亮度。天文学家可以在这个阶段在不同星系中测量红巨星的表观亮度,它们可以用它作为一种讲述距离的方式。

哈勃常数是通过比较距离值和目标星系的表观后退速度计算出来的——目标星系似乎在以多快的速度远离。该团队的计算得出的哈勃常数为69.8公里/秒/Mpc,超过了普朗克和里斯团队得出的值。

“我们最初的想法是,如果造父变星和宇宙微波背景之间有一个问题需要解决,那么红巨星方法可以成为关键,”弗里德曼说。

但是研究人员说,尽管他们与普朗克的结果更接近,但结果似乎并不强烈支持其中一个答案而不是另一个。

NASA即将到来的使命,宽阔的外地红外测量望远镜(WFIRST),将使天文学家能够更好地探索跨越宇宙时间的哈勃常数的值。WFIRST具有类似哈勃的分辨率和比哈勃大100倍的天空视野,将提供丰富的新型Ia型超新星、造父变星和红巨星,从根本上改善对远近星系的距离测量。

哈勃太空望远镜是美国宇航局和欧洲航天局(ESA)之间的一个国际合作项目。位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心负责管理该望远镜。位于马里兰州巴尔的摩市的太空望远镜科学研究所(STScI)负责哈勃望远镜的科学操作。STScI是由位于华盛顿特区的大学天文学研究协会为NASA运作的

1条评论“天文学家揭示了宇宙扩张的新测量”

  1. 也许你们应该停止把时间当成一个常量?时间的减慢/加速会给出空间扩张/加速的结果,而不会改变测量辐射的结果集。也许整个宇宙的时间都是不同的?

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