哈勃常数之争 宇宙膨胀研究引领物理学新方向—

小编:张章 来源:中华夏族民共和国科学报 公布时间:2017/3/13 9:56:52 选取字号:小 中大 哈勃常数之争 宇宙膨胀研讨引领物教育学新取向

图形源于:凯斯 Vanderlinde

哈勃常数之争 宇宙膨胀研究引领物理学新方向—新闻—科学网。自身感觉在正规宇宙论模型中,有一点点是大家从不搞清的。

哈勃常数之争 宇宙膨胀研究引领物理学新方向—新闻—科学网。哈勃常数之争 宇宙膨胀研究引领物理学新方向—新闻—科学网。上世纪90年份初,U.S.A.加州Carnegie天文台的职业人士都在庆祝圣诞节。温蒂Freedman仍独自一个人在教室钻研几个疑难难题:宇宙的膨大速度。

然则,Freedman的平静一点也不慢便被天教育家Allan Sandage的闯入打破了。Sandage一向是大自然缓慢膨胀论的维护者,而Freedman的新型研讨却反对了这一反驳。

她那些光火。现就职于布鲁塞尔大学的Freedman纪念道,作者意识到那座建筑里就只有大家俩私人商品房,于是后退了一步,他看上去并不协和。

一线相对误差

哈勃常数之争 宇宙膨胀研究引领物理学新方向—新闻—科学网。在公众认同的宇宙论模型中,宇宙的衍变主要依赖于暗物质与暗能量之间的角逐功能。暗物质的重力趋向于减缓宇宙膨胀,而暗能量则在相反的来头推进并使宇宙加速膨胀。但依靠若干天文台的衡量,宇宙学家得以预测年轻宇宙将何以发展,包括在历史的随机时间节点上膨胀得有多快。多年来,这几个预测同针对近期宇宙膨胀速度的第一手衡量结果并不相符。

哈勃常数得名于开采了宇宙在相连膨胀的Carnegie天文台天国学家EdwinHubble。而透过察看左近星系以多快的速度远隔银系,利用被誉为标准烛光的已知白矮星固有亮度,化学家便能计算出哈勃常数。

哈勃常数之争 宇宙膨胀研究引领物理学新方向—新闻—科学网。二零零零年,主持对哈勃常数首回精密度量的Freedman报告的哈勃常数值为728。Freedman认为,规范烛光本人在精巧度量时固然不可信赖的,该团伙正在研商基于一种区别类型恒星的代表格局。

钻探者还依据宇宙微波背景辐射图举办了测算。多数物历史学家感到暗物质和暗能量的周旋进献来源于宇宙大爆炸后遗留的辐射,即CMB。欧空局普朗克天文台于这些年成就了对其的详细描写,从精气神上看是青春宇宙在约40万年时的一幅画像。

由此预测宇宙中能量和物质的互相牵引,物农学家改良了哈勃常数,但结果与在此之前的并不匹配。那代表有三个错了。双方均在用自个儿的情势搜索破绽在何方,并见德思齐发表衡量结果。大家不晓得以往会怎么样。Freedman说。

但如若争辨持续下去,将割裂今世大自然学的上帝。它还代表今世批驳遗失了部分能调解未来和千古的成分。笔者觉着在规范宇宙论模型中有局地是我们并未有搞清的。美利坚合资国John斯Hope金斯大学大自然物文学家艾达m Riess说。上世纪末,Riess发掘了暗能量,而且,其早期观测以为,暗能量的强度在宇宙的满贯历史中都以牢固的。

二零一八年,Riess的公司利用哈勃空间千里镜数百小时的体察时间钻探了来自二十个星系的二种标准烛光。因而衡量的常数的不明确性为2.4%,低于此前3.3%的最好结果,并发掘宇宙膨胀速度大概比基于普朗克数据的前瞻值快了8%。

这一争辨引起了事件,倘诺的确,那么新哈勃常数字显示然和二〇一一年普朗克天文台从大爆炸残余辐射的连锁数据中揣度出的67不符。后者更低,代表膨胀速度越来越慢。

当今,该公司不止追求正确哈勃常数,况且还希望对其进行康健,并澄清其是不是随即间而转换。如若新度量的哈勃常数和由普朗克团队最早度量的结果都以规范的,那么正式模型就须要开展局地修正。一种或许是构成暗物质的为主粒子具备不一致于当前理论的性质,那将影响开始的一段时期宇宙的进步。另一种选拔是暗能量并非亘古不改变的,而是在新近时代变得更其强。但Riess到现在仍还未怎么线索。

寻觅答案

嘿勃常数的觉察能够追溯到上世纪20年间。那时,Hubble开采,星系看起来都在离大家远去,且离开越远,隔断的速度越快。长久以来,天国学家都感觉宇宙是平稳的,而这一视角以为宇宙是在膨胀的。之后,Hubble还发掘宇宙膨胀的速率是叁个常数。

为了搜索宇宙膨胀率,哈勃勒需求星系的高精度间隔,而不只是依照视亮度的相持数值。于是,他提出了行业内部烛光概念。1928年,哈勃勒应用造父变星和星系中的最亮星标定间距,建议银河外星系的视向速度与离开成比例,并交付速度间距比值为500。数年后,Hubble等人第四回测定值为558,随后又纠正为526。

直到今后,多数天文学家用多样艺术测定了哈勃常数,但所得的数值存在比较大不一致。壹玖肆捌年,Hubble将接力棒交到了Sandage手中。依靠Carnegie天文台的越来越高分辨率和越来越大色盲技能,Sandage寻找了更远星系中的造父变星。到上世纪80年份,Sandage推算出的数值约为50。后来,法兰西共和国天文学家Grard de Vaucouleurs提议哈勃常数应该为100。

而那个时候从与Sandage的对立中脱位的Freedman决定使用越来越强有力的新工具:哈勃太空望遠鏡。那使得Freedman团队能找到比Sandage远10倍的造父变星。2000年,Freedman探究组将哈勃常数约束在728。这一定论终结了Sandage和De Vaucouleurs的扯皮。紧接着,贰零零零年,物艺术学家利用人造卫星Will金森微波各向异性探测器测得的数值约为72。

只是,从当时起,天文学家测得的哈勃常数不断叠合,而抽样误差率则在不停压缩。Riess则采纳哈勃太空千里镜的红外相机得出最新的哈勃常数为73.24。同一时间,普朗克团队绘制了越来越高分辨率和温度敏感度的CMB图像,测算出结果为67.8。

自己想,那曾经很难被降解为计算学标称误差了。WMAP团队理事、John斯Hope金斯高校随即物军事学家Chuck Bennett说。

新的源点

每一方都坚信本人是科学的。正如普朗克团队成员、英帝国新加坡国立高校宇宙学家George Efstathiou表示,普朗克的数量相对精确。

也会有人表示那么些纠纷也许是某个大事件的开首。Prince顿大学宇宙学家DavidSpergel称这么些错误极度常风趣,但代表不相信赖那阐明着出新了新的物文学。可是,芝加哥伦比亚大学学的MichaelS. Turner则感觉,假设那几个间距是真性存在的,则大概会是叁个到手大发掘、新见解和突破的机缘。

宇宙学家还指望接椰果卡马窥远镜对有关结果开展改过。Riess等人以为,今世和原有的结果都亟需展开调治,技巧落成精确,因为普朗克只是直接地把哈勃常数作为专门的学问宇宙模型八个参数中的多个进行了衡量。

哈勃常数将不会一而再狐疑不决。Prince顿大学大自然物管理学家Lyman Page说,理论学家有义务缩短各数值间的反差。

一个方案是向职业模型中扩充额外的因素。CMB提供了对天体大爆炸后能量收入和支出的总体预算。爱因Stan等式E=mc2彰显,能量能像物质同样,因而其地力会放缓宇宙的膨胀速度。但随着时光的逝去,辐射变冷且能量丧失,因而稀释了引力影响。

另多少个则关乎中微子。近期已知有3种中微子,假如存在第4种,则表示先前时代宇宙膨胀速度比预想得要快。

还应该有三个可能的成分是所谓的鬼魂暗能量。当前的宇宙空间模型若是暗能量强度是一个常数。假诺暗能量任何时候间的变化微微抓好,将能疏解为何当前宇宙膨胀速度加快。但普朗克团队的大不列颠及苏格兰联合王国London大学高校自然界物理系Hiranya Peiris等商议者感到,可变的暗能量并不真实。

而Freedman以为解决吵架的并世无两方式是以眼还眼利用新的观看比赛数据。她和共事计划不使用造父变星进行校准,转而利用任何的变星和红巨星。他们将接收标准仅30分米的自行望遠鏡商量左近星系,并依据哈勃太空望遠鏡和斯皮策太空千里镜监察和控制遥远星系。

《中华夏族民共和国科学报》 (2017-03-13 第3版 国际State of Qatar 更加的多读书 《科学》相关小说

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