Galaxy集群揭示黑暗能量的信息

点击次数:70   更新时间:2018-05-15   【关闭

/ em研究人员正在使用大型星系团样本来调查暗能量,显示暗能量在数十亿年内没有改变。 / em

天文学家利用美国宇航局的钱德拉X射线天文台,欧空局的普朗克和大量光学望远镜的数据,开发出一种强大的新方法来研究暗能量,这是当前推动宇宙加速膨胀的神秘能量。

该技术利用了这样的观察结果,即宇宙中最大的宇宙结构 - 宇宙中的最大结构 - 通过重力结合在一起,表现出它们的X射线发射轮廓和大小的相似性。更大规模的集群只是简单的缩小版本,而不是大规模集群。

“从这个意义上来说,星系团就像俄罗斯娃娃,其中较小的具有与大型相似的形状,”负责这项研究的阿拉巴马大学亨茨维尔分校的安德里亚莫兰迪说。 “了解这一点让我们可以比较它们并准确确定它们在数十亿光年的距离。”

通过使用这些星系团作为距离标记,天文学家可以测量自宇宙大爆炸以来宇宙在不同时间扩张的速度。根据爱因斯坦的广义相对论,扩张速率取决于暗能量的特性加上宇宙中物质的数量,后者大多由看不见的材料组成,称为暗物质。

如果假定的宇宙学参数(例如,暗能量或暗物质的属性)不正确,那么远距群集看起来不会相似,即它们的大小将比预期更大或更小。然后调整宇宙学参数,使得具有不同质量和不同距离的所有不同簇看起来相似。该过程类似于通过将已知权重加上或减去平衡标尺来确定物体的未知重量,直到双方平衡。

这些最新的结果证实了之前的研究表明,暗能量的特性在数十亿年内没有改变。他们也支持暗能量最好的解释是爱因斯坦首次提出的“宇宙常数”,它等于空间能量。

“虽然我们已经看过其他的解释,”合着者,也是来自亨茨维尔的阿拉巴马大学的孙明说,“看起来暗能量的行为就像爱因斯坦的宇宙常数一样。”

研究人员研究了距离地球的距离为约7.6亿光年至约87亿光年的320个星系团。这跨越了黑暗能量引起曾经减速的宇宙加速的时代,这一发现在几乎二十年前制造时就震惊了许多天文学家。

为了确定比单独使用钱德拉X射线数据更精确的结果,研究人员将这些数据与来自超新星光学观测的宇宙膨胀率信息以及普朗克关于宇宙微波背景的工作结合起来,剩余的辐射来自大爆炸。

“暗能量的本质是物理学中最大的奥秘之一,因此发明新的工具来研究其性质至关重要,因为不同的方法可能会有非常不同的假设,优势和弱点,”Morandi说。 “我们认为这种新技术有能力为我们理解暗能提供重大飞跃。”

描述这些结果的论文出现在2016年4月11日的皇家天文学会月刊中。美国国家航空航天局位于阿拉巴马州亨茨维尔的马歇尔太空飞行中心负责管理华盛顿美国宇航局科学任务局的钱德拉计划。位于马萨诸塞州剑桥的史密森天体物理观测站控制钱德拉的科学和飞行运行。

PDF研究副本:通过星系团郊区探测暗能量

来源:马歇尔太空飞行中心莫莉波特