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哈勃常数最新丈量标明世界“规范模型”自身出了问题?

用世界射电望远镜进行的一组新准确间隔丈量,极大地增加了理论家需求修正描绘世界根本性质“规范模型”的可能性。新的间隔丈量使天文学家能够改善对哈勃常数的核算,这个值关于测验描绘世界组成和演化理论模型很重要。问题是,当应用于普朗克卫星对世界微波布景的丈量时,新的丈量加重了之前丈量哈勃常数与模型猜测值之间的差异。

美国国家射电天文台詹姆斯·布拉茨(James Braatz)标明:咱们发现星系比规范世界学模型猜测的更近,这证明了其他类型的间隔丈量中发现一个问题。这个问题是存在于模型自身,仍是存在于用于测验它的丈量成果。研讨运用了一种彻底独立于一切其他丈量技能的间隔丈量技能,缩小了实测值和猜测值之间的间隔,很可能是猜测中触及的根本世界学模型存在问题。

哈勃常数

布拉茨领导着Megamaser世界学项目,该项目经过寻觅具有特定特点的星系来丈量哈勃常数,这些星系有助于发生准确的几许间隔。该项目运用了国家科学基金会的甚长基线阵列(VLBA)、卡尔·G·詹斯基甚大阵列(VLA)和罗伯特·C·伯德·格林班克望远镜(GBT),以及德国的埃菲尔斯伯格望远镜,其研讨发现宣布在《天体物理学》期刊上。哈勃太空望远镜是以闻名天文学家埃德温·哈勃的姓名命名。

哈勃在1929年初次经过丈量到星系的间隔和撤退速度来核算世界的胀率(哈勃常数)。星系间隔越远,离地球的撤退速度就越快,现在哈勃常数仍然是观测世界学的一个根本性质,也是许多现代研讨的焦点。丈量星系的撤退速度相对简略。但是,对天文学家来说,确认世界间隔一直是一项艰巨的使命。关于咱们银河系中的物体,天文学家能够经过丈量从地球绕太阳轨迹的两头调查时物体方位的显着偏移来丈量间隔。

规范蜡烛

这种效应被称为视差,第一次这样丈量恒星的视差间隔是在1838年。在银河系之外,视差太小而无法丈量,所以天文学家们依赖于被称为“规范蜡烛”天体,之所以这样命名,是因为天文学家假定它们的固有亮度是已知的。到已知亮度物体的间隔能够依据该物体从地球上看起来有多暗来核算。这些规范蜡烛包含一类被称为造父变星的恒星和一种特别类型的恒星爆破,被称为Ia型超新星。

另一种估量膨胀率的办法包含调查悠远的类星体。这些类星体的光线,因远景星系的引力效应而曲折成多幅图画。当类星体的亮度改动时,这种改动会在不同的时刻出现在不同的图画中。丈量这一时刻差,以及核算光曲折的几许形状,就能够得到膨胀率的估量值。依据规范蜡烛和引力透镜类星体测定哈勃常数,得出的数值为每73~74km/s/Mpc。但是,将规范世界学模型中的哈勃常数猜测应用于世界微波布景(CMB)-大爆破遗留下来的辐射丈量时:

得到的值为67.4km/s/Mpc,这是一个明显而令人不安的差异。天文学家标明,这种差异超出了观测中的试验差错,对规范模型有严重影响。这个模型被称为兰姆达冷暗物质,其间“兰姆达”是指爱因斯坦的世界常数,是暗能量的代表。该模型将世界的组成首要分为一般物质、暗物质和暗能量,并描绘了自负爆破以来世界是怎么演化的。Megamaser世界学项目的重点是:星系中心有含水分子吸积盘围绕着超大质量黑洞旋转的星系。

新哈勃常数值

假如从地球上简直能够看到绕轨迹运转的黑洞吸积盘,称为脉泽的射电发射亮点。能够用来确认黑洞吸积盘的物理巨细和视点规模,因而,经过几许学,能够确认它的间隔,研讨团队运用全世界射电望远镜来进行这项技能所需的准确丈量。在最新研讨中,研讨小组改善了对四个星系的间隔丈量,间隔从1.68亿光年到4.31亿光年不等。结合之前对别的两个星系的间隔丈量,核算得出了哈勃常数的值为73.9km/s/Mpc。

测验世界规范模型是一个十分具有挑战性的问题,需求对哈勃常数进行有史以来最准确的丈量。哈勃常数猜测值和实测值之间的差异指向了一切物理学中最根本的问题之一,所以科学家期望有多个独立的丈量来证明这个问题,并测验这个模型。哈佛史密斯天体物理中心的研讨员多姆·佩斯(Dom Pesce)说:才用几许办法,彻底独立于一切其他办法,缩小了这种差异。丈量世界膨胀率的脉泽办法很高雅,并且与其他办法不同,它是根据几许学的。

世界模型出了问题

经过丈量悠远黑洞周围吸积盘中脉泽斑驳极端准确的方位和动力学,能够确认到宿主星系的间隔,然后确认膨胀率。Megamaser世界学项目团队的成员、哈佛和史密森天体物理中心的马克·里德说:自这项共同技能的成果加强了观测世界学中一个关键问题的理由。对哈勃常数的丈量与其他丈量十分挨近,在计算上与根据CMB和规范世界模型的猜测十分不同,一切痕迹都标明规范模型需求修订。

天文学家有多种办法来调整模型以处理这种差异,其间一些办法包含改动对暗能量性质的假定,远离爱因斯坦的世界常数。其科学家则着眼于粒子物理学的根本性改动,比方改动中微子的数量或类型,或许改动中微子之间相互作用的可能性。还有其他的可能性,乃至更具异国情调,现在科学家们没有清晰的依据来区别它们。这是调查和理论相互作用的经典事例,兰姆达冷暗物质模型多年来一直运转得相当好,但现在的调查明显指出了一个需求处理的问题,问题好像出在模型上。

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