目前为止最准确的测量!科学家能够准确得知宇宙中总共有多少物质!

2020-09-30 14:09   来源: 互联网

平心而论,构成我们宇宙的物质是很难测量的。我们知道宇宙的物理能量密度(物质 - 能量密度)主要由暗能量组成,暗能量是一种神秘的未知力量,驱动着宇宙的膨胀。我们也知道,除了暗能量,还有正常物质和暗物质。


很难准确地计算出这三种物质的比例,但研究人员现在表示,他们已经做出了迄今为止最精确的测量,以确定这些物质的比例。


根据他们的计算,普通物质和暗物质共占宇宙物质能量密度的 31.5%,其余的 68.5% 是暗能量。


来自加州大学河滨分校和埃及国家天文和地球物理研究所的天文学家穆罕默德·阿卜杜拉(MohamedAbdullah) 说:" 为了便于理解,如果宇宙中的所有物质都均匀分布在空间中,平均质量密度只有每立方米 6 个氢原子。


我们知道 80% 的物质实际上是暗物质,但事实上,这些物质大部分不是由氢原子组成的,而是由甚至宇宙学家都不知道的物质组成的。


理解暗能量实际上对我们理解宇宙是至关重要的。但我们不知道它是什么,"暗能量" 这个词以暗能量的名义,指的是这种物质的神秘性质,这似乎是宇宙膨胀背后的驱动力。科学家们已经证实,很难在到达某个点后对宇宙的膨胀速度进行进一步准确的测量。


一旦我们对膨胀的速度有了更好的理解,我们就能更好地理解整个宇宙的演化。因此,一般说来,确定暗能量的性质是宇宙学的一项非常重要的任务,完成这一任务有很多种方法。


阿卜杜拉和他的团队采用了一种基于物质在星团中移动的方式的方法。一个星系团是由数千个星系组成的星系团,由引力组成。


一般来说,星团是测量宇宙中物质的一个很好的工具。这是因为组成它们的物质是在宇宙的生命周期(大约 138 亿年)中由于重力而积累起来的物质。


我们可以在某一空间观察到的团簇数目对物质的数量非常敏感,因此计算它们是一种合理的方法。然而,这种计算并不简单。


更高比例的物质将导致更多的集群," 阿卜杜拉说。


对于我们的团队来说,金发原则的挑战是测量集群的数量,并确定哪一个答案‘恰到好处’。但是很难精确地测量任何星系团的质量,因为大多数物质是暗的,我们无法用双筒望远镜看到它。


研究小组使用了一种名为 GalWight 的技术来解决这个问题。它利用星系团内部和周围星系的轨道来确定哪些星系实际上属于任何一个星系团,哪些系统不属于任何星系团,这种方法的准确率超过 98%。他们说,这种方法提供了更精确的星系团普查,进而导致更精确的质量计算。


新墨西哥州大学的天文学家 AnatolyKlypin 解释道:" 使用我们的 GalW 星系轨道技术的最大优点之一是,我们的团队可以分别确定每个星系团的质量,而不是依赖其他更间接的统计方法。

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研究小组将他们的技术应用于斯隆数字天空测量(SloanDigitalSkySurvey) 收集的观测数据,并创建了星系团目录。然后将这些星系团与星系系统的数值模拟进行比较,以计算宇宙中的总物质量。


研究小组的结果是 31.5% 的物质和 68.5% 的暗能量,这与宇宙中物质能量密度的其他测量结果非常一致。


加州大学河滨分校的天文学家 GillianWilson 说:" 我们已经成功地利用集群技术进行了最精确的测量。


此外,这是第一次使用银河轨道技术,使用这一技术获得的数值与使用非星系团技术的团队所获得的数值一致,其中包括宇宙微波背景各向异性、重子声学振动、Ia 超新星或引力透镜方法。


研究小组说,研究结果证明,GalWightMethod 可以是一个非常有用的工具,可以继续探索宇宙的宇宙特性。




责任编辑:萤莹香草钟
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