看到雙星有助于解決關(guān)于宇宙膨脹速度的爭論
天文學(xué)家利用類星體的分裂圖像對(duì)哈勃常數(shù)做出了新的估計(jì)
近一個(gè)世紀(jì)以來丧叽，宇宙膨脹速度的問題一直困擾著天文學(xué)家怎囚。不同的研究不斷得出不同的答案——這讓一些研究人員懷疑，他們是否忽視了宇宙運(yùn)行機(jī)制中的一個(gè)關(guān)鍵機(jī)制。現(xiàn)在，加州大學(xué)洛杉磯分校的一個(gè)天文學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的研究小組通過開拓一種測(cè)量宇宙膨脹速度的新方法省核，向解決這一爭論邁出了一步稿辙。
爭論的核心是哈勃常數(shù)昆码，這是一個(gè)與星系紅移有關(guān)的距離的數(shù)字——光在膨脹的宇宙中向地球傳播時(shí)被拉長的距離。哈勃常數(shù)的估計(jì)范圍是每秒67到73公里邻储，這意味著空間中相距1百萬秒的兩個(gè)點(diǎn)(相當(dāng)于326萬光年)以每秒67到73公里的速度相互遠(yuǎn)離赋咽。“哈勃常數(shù)錨定了宇宙的物理尺度吨娜，”加州大學(xué)洛杉磯分校博士后學(xué)者脓匿、該研究的第一作者西蒙·比勒(Simon Birrer)說。如果沒有哈勃常數(shù)的精確值宦赠，天文學(xué)家就無法準(zhǔn)確地確定遙遠(yuǎn)星系的大小陪毡、宇宙的年齡或宇宙的膨脹歷史。
大多數(shù)計(jì)算哈勃常數(shù)的方法都有兩個(gè)組成部分:到某個(gè)光源的距離和該光源的紅移勾扭。為了尋找在其他科學(xué)家的計(jì)算中沒有使用過的光源毡琉，Birrer和他的同事們轉(zhuǎn)向類星體，類星體是由巨大的黑洞提供能量的輻射源妙色。在他們的研究中桅滋，科學(xué)家們選擇了類星體的一個(gè)特定子集——這些類星體的光線被一個(gè)介入其中的星系的引力所彎曲，從而在天空中產(chǎn)生兩幅并排的類星體圖像身辨。這兩幅圖像中的光通過不同的路徑到達(dá)地球丐谋。當(dāng)類星體的亮度波動(dòng)時(shí)，這兩幅圖像會(huì)一個(gè)接一個(gè)地閃爍煌珊，而不是同時(shí)閃爍号俐。這兩個(gè)閃爍之間的時(shí)間延遲，以及干涉星系引力場(chǎng)的信息定庵，可以用來追蹤光的旅程吏饿，并推斷出從地球到類星體和前景星系的距離。了解類星體和星系的紅移使科學(xué)家們能夠估計(jì)宇宙膨脹的速度洗贰。
作為國際H0liCOW合作項(xiàng)目的一部分找岖，加州大學(xué)洛杉磯分校的研究小組此前曾將該技術(shù)應(yīng)用于四層成像類星體的研究，其中四張類星體的圖像出現(xiàn)在前景星系周圍敛滋。但是四像類星體并不常見——雙像類星體的數(shù)量被認(rèn)為是四像類星體的五倍许布。為了證明這項(xiàng)技術(shù)，ucla領(lǐng)導(dǎo)的研究小組研究了一種名為SDSS J1206+4332的雙成像類星體;他們依靠的數(shù)據(jù)來自哈勃太空望遠(yuǎn)鏡绎晃、雙子座和凱克天文臺(tái)蜜唾，以及引力透鏡的宇宙監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)(COSMOGRAIL)杂曲。該網(wǎng)絡(luò)由瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院(Ecole Polytechnique Federale de Lausanne)管理，旨在確定哈勃常數(shù)袁余。
加州大學(xué)洛杉磯分校物理學(xué)和天文學(xué)教授擎勘、論文的第一作者托馬索特魯(Tommaso Treu)說，研究人員連續(xù)幾年每天拍攝這顆類星體的圖像颖榜，以精確測(cè)量圖像之間的時(shí)間延遲棚饵。然后，為了得到哈勃常數(shù)的最佳估計(jì)數(shù)掩完，他們將在類星體上收集的數(shù)據(jù)與之前在三個(gè)四重成像類星體上的H0liCOW合作收集的數(shù)據(jù)結(jié)合起來噪漾。“這項(xiàng)測(cè)量的美妙之處在于且蓬，它與其他測(cè)量方法具有高度的互補(bǔ)性和獨(dú)立性欣硼，”特魯說。
由加州大學(xué)洛杉磯分校領(lǐng)導(dǎo)的研究小組估計(jì)恶阴，哈勃常數(shù)約為每秒72.5公里/百萬秒诈胜，這一數(shù)字與其他科學(xué)家在研究中確定的數(shù)據(jù)一致。在這項(xiàng)研究中冯事，超新星(遙遠(yuǎn)星系中的爆炸恒星)的距離是關(guān)鍵的測(cè)量指標(biāo)焦匈。然而，這兩項(xiàng)估計(jì)都比一項(xiàng)估計(jì)高出約8%桅咆，后者依賴于一種被稱為宇宙微波背景輻射(cosmic微波background)的來自天空的微弱光線括授。宇宙微波背景輻射是大爆炸38萬年后的遺跡，當(dāng)時(shí)光線首次在太空自由穿行岩饼。特魯說:“如果這些值之間真的存在差異荚虚，那就意味著宇宙要復(fù)雜一些〖耄”
另一方面版述，特魯說，也有可能是一種測(cè)量方法——或者三種方法都是錯(cuò)誤的寞冯。研究人員現(xiàn)在正在尋找更多的類星體來提高哈勃常數(shù)測(cè)量的精度渴析。特魯說，這篇新論文最重要的教訓(xùn)之一是吮龄，雙像類星體為科學(xué)家們的哈勃常數(shù)計(jì)算提供了更多有用的光源俭茧。不過，目前ucla領(lǐng)導(dǎo)的研究小組正將研究重點(diǎn)放在40個(gè)四倍成像類星體上漓帚，因?yàn)樗鼈兲峁┑挠杏眯畔⒖赡鼙葍杀冻上耦愋求w還要多母债。
