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科學家沸騰了!最新發現特殊類星體揭開宇宙膨脹的速度奧秘!

據研究表明,我們的宇宙大約從138億年前誕生開始一直處於膨脹狀態,並且它的膨脹速度還在不斷飆升!

但是宇宙膨脹有多快?這是一個科學家還不能準確回答的問題。他們為宇宙的膨脹率取了一個名字:哈勃常數,或哈勃定律。但是隨著時間的推移,其測量值不斷變化,天文學家在這個問題上爭論了幾十年。

我們知道測量哈勃常數的基本思路是觀察遙遠的光源,通常是超新星或被稱為「標準光源」的變星,並測量其光的紅移(指物體的電磁輻射由於某種原因波長增加的現象,在可見光波段,表現為光譜的譜線朝紅端移動了一段距離,即波長變長、頻率降低,例如離我們而去的恆星發出的光線的光譜向紅光光譜方向移動)。類星體是一種超亮天體,也被稱為活動星系核,因為它們被認為是由星系中心的超大質量黑洞引起的,它們發出的電磁輻射是由黑洞周圍旋轉的吸積盤引起的,當黑洞周圍的物質盤加速時,它會釋放出大量的能量。

由於類星體非常明亮,它們可以在很遠的地方被看到。這使得它們不僅是令人著迷的研究對象,也是研究哈勃定律的有用標記。

但是無論天文學家怎麼做,他們都不能得出一個一致的值,只能得到一個範圍內的值。

但是最近科學家宣稱一項涉及類星體和引力透鏡的新研究可能有助於解決這個問題!隨即一起了一陣熱烈討論,一旦證明將是物理學的一大突破!

首先我們早在100年前就知道宇宙在膨脹,這是毫無疑問的。後來我們發現了紅移效應,來自遙遠星系的光在遠離我們時發生紅移,測量紅移產生了不同的宇宙膨脹值,而哈勃常數是確定這個宇宙物理尺度的關鍵點。宇宙膨脹速率以公里每秒每百萬秒秒為單位(公里/秒)/Mpc。例如,某物以10 (km/s)/Mpc的速度膨脹意味著空間中兩個相距1百萬秒的點(相當於326萬光年)以每秒10公里的速度相互遠離。

宇宙膨脹速率在20世紀20年代首次被發現時,人們認為它的膨脹速度是625 kps/Mpc。但從20世紀50年代開始,更好的研究將其測量為低於100 kps/Mpc。在過去的幾十年里,許多研究測量了膨脹率,得出的速度在67到77 kps/Mpc之間。

但是科學不會接受一堆應該只有一個值的答案,如果是,那就不是科學了,這種答案具有槓桿效應,差之毫厘錯之千里。所以科學家們一直在嘗試不同的方法來測量哈勃常數,希望能得到正確的結果,因為哈勃常數不僅僅是測量宇宙的膨脹,同時錨定了宇宙的物理尺度,如果沒有哈勃常數的精確值,天文學家就無法準確地確定遙遠星系的大小、宇宙的年齡或宇宙的膨脹歷史。

而且最近一項新研究正在嘗試一種測量哈勃常數的新方法。這項研究由加州大學洛杉磯分校的一組天文學家領導,該研究依靠遙遠類星體的光在到達地球之前經歷引力透鏡效應。

引力透鏡的發現與愛因斯坦最為密切相關,儘管直到1979年才被觀測到。所謂引力透鏡效應,是指發生在來自遙遠星體類星體的光源在到達地球上的觀測者之前遇到了一個星系干涉現象。星系的極端質量足以使光線彎曲,就像玻璃透鏡那樣。其結果是一種「鏡屋」效應。

這是哈勃拍攝的一幅明亮的紅色星系(LRG)的圖像,由於引力的作用,它扭曲了來自更遙遠的藍色星系的光線,這種技術被稱為引力透鏡。

這項研究集中在雙類星體上。雙類星體,有時被稱為雙類星體,不是兩個相互靠近的類星體,而是引力透鏡效應。在雙類星體的情況下,它們的光在到達地球之前會被折射到一個介入星系周圍,從而產生兩幅類星體的圖像。當類星體發出的光在星系中間彎曲時,就會產生兩張相同類星體的圖像,這就創造了一個獨特的觀測視角。創建類星體的獨立圖像的光通過不同的路徑到達每個圖像。當類星體發出的光波動時,兩幅圖像的閃爍之間會有延遲。

通過測量閃爍之間的時間延遲,通過了解其間星系的質量,研究小組推斷出地球、透鏡星系和類星體之間的距離,進而使科學家們能夠估計宇宙膨脹的速度。

這項研究的重點是名為SDSS J1206 4332的雙類星體,同時也依賴於哈勃太空望遠鏡、雙子座和凱克天文台的數據,以及引力透鏡(或稱COSMOGRAIL)網路的宇宙監測。研究小組花了幾年的時間每天拍攝雙類星體的圖像,這給了他們非常精確的測量閃爍之間的時間延遲。結合其他數據,它給天文學家提供了哈勃常數迄今為止最好的測量數據之一。

研究小組計算出哈勃常數的值為每秒72.5公里/百萬秒。這使得它與其他使用遙遠的超新星作為標準光源來測量哈勃常數的測量結果一致。但是這比依靠宇宙微波背景來測量的結果要高出7%。

但是顯然關於哈勃定律的爭論還沒有結束。測量方法之間仍然存在著差異。目前研究小組正在觀察40個四重類星體,希望能給他們一個更精確的宇宙膨脹率測量。

或許在未來,通過大量的觀測數據加以整合研究,宇宙膨脹率將會越來越趨近於一個值!


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