对宇宙的一项新测量证实,暗能量占宇宙总和的近 69%。剩下的 31% 就很重要了;既有正常的物质
星云 N44。 (NASA、ESA、V. Ksoll 和 D. Gouliermis/海德堡大学等人;处理:Gladys Koher/NASA/美国天主教大学)
对宇宙的一项新测量证实,暗能量占宇宙总和的近 69%。剩下的 31% 就很重要了;既有正常的物质——构成我们能看到的一切的粒子和力量——也有暗物质,神秘的引力恶作剧,造成目前无法用任何其他方式解释的运动和效应。
埃及国家天文学和地球物理研究所的天文学家穆罕默德·阿卜杜拉解释说:“宇宙学家认为,总物质中只有约 20% 是由常规物质或‘重子’物质构成,其中包括恒星、星系、原子和生命。”日本千叶大学。
“大约 80% 由暗物质组成,其神秘性质尚不清楚,但可能由一些尚未发现的亚原子粒子组成。”
另一方面,暗能量更是一种力量。我们也不知道它是什么。这是我们为推动宇宙加速膨胀的事物所起的名字,而且宇宙中有很多这样的事物。反复测量发现,它构成了宇宙物质能量密度的大部分,其数量往往徘徊在 70% 左右。
像图中所示的 Abell 370 这样的星系团可能包含数百到数千个受引力束缚的星系。 (X 射线:NASA/CXC/Penn State Univ./G. Garmire;光学:NASA/STScI)
迄今为止,事实证明宇宙的膨胀率很难确定,但科学家们有很多充分的理由想要这样做。缩小宇宙的物质能量密度范围可以帮助科学家弄清楚暗能量是什么,它如何影响宇宙迄今为止的膨胀,以及未来可能发生的事情:宇宙永远膨胀,或者逆转并缩小到一个大的宇宙。紧缩。
计算暗能量数量的一种行之有效的方法依赖于星系团。这是因为它们由在宇宙存续寿命(大约 138 亿年)中在重力作用下聚集在一起的物质组成。
通过将星团中的星系数量和质量与数值模拟进行比较,科学家可以计算出物质和能量的比例。
加州大学默塞德分校的天文学家吉莉安·威尔逊解释说:“因为当今的星系团是由在自身重力作用下坍缩了数十亿年的物质形成的,所以目前观测到的星系团数量,即所谓的‘星团丰度’对宇宙条件,特别是物质总量非常敏感。”
但由于大部分质量由暗物质提供,因此很难直接测量星系团的质量。相反,研究人员确定了数据库中星系团的质量,并使用团队的 GalWeight 技术进行了仔细分析,通过计算每个星系团中的星系数量,确保每个星系团仅包含星系团。由于质量越大的星团拥有越多的星系,这种关系被称为质量丰富度关系(MMR),研究人员能够估计每个样本星团的总质量。
然后,他们进行数值模拟来生成具有不同比例的暗能量和物质的星系团。与观测到的星系团最接近的模拟来自于由 31% 物质组成的宇宙。
这与该团队之前的成果非常接近(并且有所改进),后者得出的暗能量比例为 68.5%,物质比例为 31.5%。它也与宇宙物质能量密度的其他测量结果非常一致,这表明我们非常接近确定它。
千叶大学天文学家 Tomoaki Ishiyama 表示:“我们成功地首次使用 MRR 测量了物质密度,这与普朗克团队使用宇宙微波背景法获得的结果非常吻合。”
“这项工作进一步证明,星团丰度是一种约束宇宙学参数的竞争性技术,并且是对 CMB 各向异性、重子声振荡、Ia 型超新星或引力透镜等非星团技术的补充。”
该研究已发表在《天体物理学杂志》上。