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宇宙比例最新计算:暗能量占 68.5%,物质占 31.5%

2020-11-18

▲ 依据科学家最新计算,正常物质和暗物质的总和占宇宙物质 - 能量密度的 31.5%,剩余的暗能量占 68.5%。

北京时间 11 月 12 日消息,据国外媒体报道,构成宇宙的物质是难以衡量的,我们知道宇宙中物质 - 能量密度大部分由暗能量组成,暗能量是一种神秘的未知力量,促使宇宙膨胀。同时,我们知道剩余的宇宙成分是正常物质。

准确地计算宇宙中暗物质、暗能量以及正常物质的比例很难,但目前研究人员表示,他们已进行了迄今为止最精确的测量,用于确定这些物质的相应比例。

依据他们的计算,正常物质和暗物质的总和占宇宙物质 - 能量密度的 31.5%,剩余的暗能量占 68.5%

美国加州大学天文学家穆罕默德 · 阿卜杜拉(Mohamed Abdullah)说:“如果宇宙中所有物质均匀分散在空间中,平均质量密度仅是每立方米 6 个氢原子。然而,既然我们知道 80% 的宇宙物质实际上是暗物质,因此宇宙物质大多数并不是由氢原子构成,而是一种宇宙学家尚未了解的神秘物质。”

理解暗能量实际上对于我们分析宇宙是至关重要的,目前我们并不知道暗能量是什么,暗能量名称中的 “暗”指是该物质非常神秘,它似乎是驱动宇宙膨胀的力量,其速度已被证明很难缩小至某个特定的点。

一旦我们更好地理解暗能量膨胀速率,就能更好地理解整个宇宙的演变过程,因此,一般而言限制暗能量的性质对于理解宇宙学是一项非常重要的任务,有多种方法可以做到这一点。

阿卜杜拉和研究同事采用一种基于物质在星系团中运动方式的方法,星系团是由数万个星系通过引力结合在一起的。一般来讲,星系团是测量宇宙物质的一种好 “工具”,这是因为它们是由宇宙生命周期中重力作用下聚集在一起的物质组成,最早形成于 138 亿年前。

在一定空间中观测的星团数量对于分析宇宙物质非常敏感,这是一种合理的宇宙物质测量方法,但这并非一个简单的任务。阿卜杜拉说:“宇宙物质比例较高的区域会形成更多的星系团,对于我们研究小组而言,重大挑战是测量星系团数量,之后确定哪个‘刚好正确’。但精确测量任何星系团的质量都是很困难的,因为大多数物质是黑暗的,我们无法使用望远镜进行观测。”

研究小组使用一种叫做 “GalWeight”的技术有助于解决该问题,它利用星系团内部和周围的星系轨道来确定哪些星系实际属于现已确定的星系团,而哪些星系不属于,准确率达到 98% 以上。他们指出,这将提供一个更准确的星系团数量统计,反过来这将形成更精确的质量计算。

新墨西哥州立大学天文学家阿纳托利 · 克莱平(Anatoly Klypin)解释称,使用我们的 GalWeight 星系轨道技术的一个显著优势是,我们的团队能单独确定每个星系团的质量,而不是依靠更间接的统计方法。

研究小组将该技术应用到 “斯隆数字巡天计划”搜集的观测数据中,并创建了一个星系团目录,然后将这些星系团与数值模拟星系进行比较,从而计算出宇宙中物质的总量。

研究小组结果显示宇宙 31.5% 是物质,68.5% 是暗能量,这与其他宇宙物质 - 能量密度测量结果非常接近。加州大学河滨分校天文学家吉莉安 · 威尔逊(Gillian Wilson)说:“我们已成功地利用星系团技术进行最精确的测量计算。”

此外,这是首次使用星系轨道技术,该技术获得的数值与那些使用非星系团技术的团队所获得的数值相一致,这些非星系团技术包括:宇宙微波背景各向异性、重子声波振动、Ia 型超新星或者引力透镜。

研究小组指出,该结果证实 GalWeight 技术是一项非常有用的工具,可继续探测和确定宇宙学性质。目前该研究结果发表在《天体物理学杂志》上。

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