天文学家提出测量宇宙膨胀的新方法

天文学家提出测量宇宙膨胀的新方法解决方案的关键在于研究引力波，即天文学家于2015年首次探测到的时空涟漪。研究小组研究了引力本身如何影响引力波。当一对黑洞在宇宙舞蹈中合并成一个黑洞时，它们会发出引力波。当它们到达地球时，千米长的探测器帮助科学家研究黑洞对的特性。占据黑洞和地球之间空间的巨大星系改变了这些时空涟漪的路径，导致探测器记录到多份相同的波。天文学家称这种现象为引力透镜。这项研究的合著者帕拉梅斯瓦兰-阿吉斯（ParameswaranAjith）说："一个多世纪以来，我们一直在观测光的引力透镜现象。我们期待在未来几年内首次观测到透镜引力波！"引力波强透镜图形。资料来源：ParameswaranAjith（ICTS）未来二十年，科学家们将开始运行先进的引力波探测器，寻找合并黑洞。"未来的探测器将能够看到比现有探测器大得多的距离，"该研究的合著者之一、来自普纳天文学和天体物理学大学间中心的沙斯瓦特-J-卡帕迪亚解释说。该研究的另一位合著者、来自加州大学圣巴巴拉分校的TejaswiVenumadhav说，他们将能够探测到较弱的引力波信号，这些信号被埋没在影响现有探测器的噪声中。天文学家估计，先进的探测器将记录下几百万个黑洞对发出的信号，每个黑洞对都会合并形成一个超大型黑洞。其中，由于引力透镜作用，约有1万个黑洞合并将在同一个探测器中出现不止一次。苏维克领导的研究小组证明，通过计算这种重复黑洞合并的数量和研究它们之间的延迟，他们可以测量宇宙的膨胀率。随着未来二十年中来自先进引力波探测器的数据逐渐增多，他们的方法有可能精确测量出宇宙的膨胀率。苏维克说，研究小组的建议不需要知道产生多份引力波的单个星系的特性、与黑洞对的距离，甚至不需要知道它们在天空中的确切位置。相反，它只需要一种精确的方法，就能知道哪些信号受到了透镜作用。沙斯瓦特补充说，科学家们正在改进识别重复信号的技术。引力透镜要求天文源距离很远。这些黑洞对符合这一标准，它们可能来自133亿年前，也就是宇宙诞生后不到5亿年的地方。沙斯瓦特提醒说，只有当先进的探测器记录下数百万个黑洞合并时，他们提出的方法才会有所帮助。目前，研究小组正在研究这种未来的观测如何能够区分宇宙学家提出的不同宇宙模型。研究小组解释说，这些模型试图解开难以捉摸的暗物质之谜，暗物质是一种不与光相互作用的物质。暗物质假说解决了天文学家的难题，即解释为什么星系具有观测到的质量。然而，科学家们仍然无法确定暗物质的特性，因此产生了各种暗物质模型。研究小组正在进行的研究表明，未来对透镜引力波的观测将成为研究暗物质特性的工具。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1375607.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1375607.htm

天文学家利用多重成像的引力透镜揭开超新星揭开暗物质之谜

天文学家利用多重成像的引力透镜揭开超新星揭开暗物质之谜放大到超新星兹威基：从帕洛玛ZTF相机的一小部分开始，即64个"象限"中的一个，每个象限都包含了数以万计的恒星和星系，放大后我们可以看到分别在智利和夏威夷的较大和较清晰的VLT和凯克望远镜进行的详细探索。在分辨率最高的Keck图像上，可以看到超新星Zwicky的四个几乎相同的"副本"。多重图像的产生是由于一个前景星系造成的空间扭曲，在中心位置也可以看到，大约在超新星爆炸地点和地球之间的一半。资料来源：J.Johansson由斯德哥尔摩大学奥斯卡-克莱因中心的ArielGoobar领导的团队发现了一个不寻常的Ia型超新星，即SNZwicky。Ia型超新星在测量宇宙距离方面发挥了关键作用。它们被用于发现宇宙的加速膨胀，导致了2011年诺贝尔物理学奖的获得。新发现的超新星由于其非凡的亮度和多图像的配置而脱颖而出，这是阿尔伯特-爱因斯坦的广义相对论所预测的一种罕见现象。在特殊情况下，大型天体充当了宇宙放大镜的角色。这些放大镜也创造了在天空中不同位置可见的多条光路。在帕洛玛天文台的兹威基瞬变设施探测到这颗超新星的几周内，研究小组用夏威夷毛纳克亚山顶的W.M.凯克天文台和智利的甚大望远镜的自适应光学仪器观测了SNZwicky。凯克天文台的观测解析了多张图像，证实了不寻常的超新星亮度背后的强透镜假说。美国宇航局的哈勃太空望远镜也观测到了SNZwicky的四张图像。在SNZwicky中观察到的多重成像透镜效应是由一个前景星系施加的引力场作为引力透镜的结果。在特殊情况下，大型天体充当了宇宙放大镜的角色。这些放大镜也创造了在天空中不同位置可见的多条光路。观察多幅图像不仅可以揭示强光超新星的细节，还可以提供一个独特的机会来探索导致光线偏转的前景星系的特性。这可以让天文学家更多地了解星系的内部核心和暗物质。凝聚型超新星也是非常有前途的工具，可以完善描述宇宙膨胀的模型。随着科学家们继续解开宇宙的复杂性，SNZwicky的多重成像透镜的发现为研究引力透镜现象及其对宇宙学的影响提供了新的途径。这是揭开暗物质、暗能量和我们宇宙的最终命运之谜的重要一步。"斯德哥尔摩大学的博士后、该研究的共同作者JoelJohansson说："SNZwicky的极度放大给了我们一个前所未有的机会来研究遥远的Ia型超新星爆炸的特性，当我们用它们来探索暗能量的性质时，我们需要这些特性。该项目的主要研究者、斯德哥尔摩大学奥斯卡-克莱因中心主任ArielGoobar教授对这一重大发现表达了他的热情："SNZwicky的发现不仅展示了现代天文仪器的卓越能力，也代表着我们在寻求了解塑造我们宇宙的基本力量方面迈出了重要一步"。斯德哥尔摩大学物理系奥斯卡-克莱因中心领导发现SNZwicky的团队：从左至右依次为EdvardMörtsell,SteveSchulze,JoelJohansson,AnaSaguésCarracedo,ArielGoobar和NikkiArendse。资料来源：奥斯卡-克莱因中心该团队的研究结果已经发表在《自然-天文学》上，论文的题目是"发现具有放大的标准烛光SNZwicky的引力透镜星系群"。该出版物对SNZwicky进行了全面的分析，包括从世界各地的望远镜收集的成像和光谱数据。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1368109.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1368109.htm

詹姆斯·韦伯正在帮助天文学家回答关于早期宇宙的问题

詹姆斯·韦伯正在帮助天文学家回答关于早期宇宙的问题据BGR报道，人们对早期宇宙仍有很多疑问。诸如，大爆炸之后是什么样子的？星系是如何或为什么会出现的？第一颗恒星是什么？什么星球最先形成，它是如何形成的？甚至还有关于地球如何形成和月球起源的问题。尽管这样，人们对早期宇宙的实际了解还是很有限。但是詹姆斯·韦伯正在改变这种状况。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1331147.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1331147.htm

天文学家发现巨大的星系气泡 被认为是宇宙诞生之初的残留物

天文学家发现巨大的星系气泡被认为是宇宙诞生之初的残留物红色区域（左）显示的是重子声学振荡所包围的外壳，单个星系被描绘成发光的小斑点。蓝色细丝显示了更大的宇宙网，其中突出显示了以前已知的特征，如拉尼凯亚（Laniākea）。资料来源：FrédéricDurillon，AnimeaStudio；DanielPomarède，IRFU，CEAUniversityParis-Saclay。这项工作得到了法国政府2030（P2I-物理研究生院）的资助，资助编号为ANR-11-IDEX-0003夏威夷大学牵头在距离地球8.2亿光年的地方发现了一个巨大的气泡，据信它是宇宙诞生时的化石状残留物。夏威夷大学天文研究所的天文学家布伦特-塔利（BrentTully）和他的团队在星系网中意外地发现了这个气泡。这个实体被命名为"Hoʻoleilana"，这个词来自夏威夷创世歌谣"Kumulipo"，唤起了结构的起源。这些新发现发表在9月5日的《天体物理学杂志》上，提到这些大质量结构是大爆炸理论所预测的，是在早期宇宙物质中发现的三维涟漪（即重子声振荡（BAO））的结果。意外发现"我们并没有寻找它。它是如此巨大，以至于蔓延到了我们正在分析的那片天空的边缘，"塔利解释说。"作为星系密度的增强，它比预期的特征要强得多。十亿光年的超大直径超出了理论预期。如果它的形成和演化符合理论，那么这个BAO比预期的更接近，这意味着宇宙膨胀率的数值很高"。天文学家利用《宇宙流-4》（Cosmicflows-4）星表中的数据确定了这个气泡的位置，这是迄今为止最大的星系精确距离汇编。塔利于2022年秋天与他人共同发表了这份特殊的星表。他的研究团队认为，这可能是天文学家首次发现与BAO相关的单个结构。这一发现有助于增进科学家对星系演化影响的了解。新发现提到，这些大质量结构是大爆炸理论所预测的，是在早期宇宙物质中发现的三维涟漪（即重子声振荡（BAO））的结果。资料来源：FrédéricDurillon，AnimeaStudio；DanielPomarède，IRFU，CEAUniversityParis-Saclay。这项工作得到了法国2030（P2I-物理研究生院）的政府资助，资助编号为ANR-11-IDEX-0003。巨大的物质气泡根据已经确立的宇宙大爆炸理论，在最初的40万年中，宇宙是一个类似于太阳内部的热等离子体大锅。在等离子体中，电子与原子核分离。在此期间，密度稍高的区域开始在重力作用下坍塌，即使强烈的辐射试图将物质推开。引力和辐射之间的斗争使等离子体产生振荡或涟漪，并向外扩散。早期宇宙中最大的波纹取决于声波所能传播的距离。由等离子体中的声速决定，这个距离差不多是5亿光年，一旦宇宙冷却，不再是等离子体，这个距离就固定下来，留下巨大的三维涟漪。在漫长的岁月中，星系在密度峰形成了巨大的气泡状结构。星系的分布模式，如果能够正确辨别，就能揭示这些远古信使的特性。深入探索法国巴黎萨克雷大学（CEAParis-SaclayUniversity）的研究员丹尼尔-波马雷德（DanielPomarede）说："我是这个星系群的制图师，绘制Hoʻoleilana的三维地图有助于我们了解它的内容以及与周围环境的关系。绘制这张地图是一个令人惊叹的过程，我们可以看到Hoʻoleilana的巨型外壳结构是如何由过去被确认为本身就是宇宙中一些最大结构的元素组成的。"同一组研究人员还在2014年发现了拉尼凯亚超星系团。与之相比，包括银河系在内的这个结构就显得很小了。Laniākea的直径约为5亿光年，一直延伸到这个大得多的气泡的近边缘。发现单个BAO塔利的研究小组发现，Hoʻoleilana曾在2016年的一篇研究论文中被指出是斯隆数字巡天中看到的几个壳状结构中最突出的一个。然而，早期的工作并没有揭示该结构的全部范围，该研究小组也没有得出他们发现了一个BAO的结论。利用宇宙流-4星表，研究人员得以看到一个完整的球形星系外壳，确定了它的中心，并显示出从该中心向各个方向的星系密度都有统计学上的增强。Hoʻoleilana包含了天文学家以前发现的许多著名结构，如包含后发星团的哈佛/史密森墙、大力神星团和斯隆墙。Boötes超星系团位于其中心。历史上的博厄特虚空（BoötesVoid）是一个巨大的空球形区域，位于Hoʻoleilana内。Hoʻoleilana的意义模拟测试表明，被确认为Hoʻoleilana的壳结构是统计事故的概率小于1%。Hoʻoleilana具有理论上预期的重子声振荡的特性，包括在其中心有一个丰富的超星系团，但是它比预期的更突出。具体来说，Hoʻoleilana比宇宙学标准模型理论预期的要稍大一些，也比之前的星系间距统计配对研究发现的要稍大一些。它的大小与对宇宙局部膨胀率和大尺度星系流动的观测结果一致，而这些观测结果也暗示了标准模型的微妙问题。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1382017.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1382017.htm

詹姆斯·韦伯望远镜正在帮助天文学家回答关于早期宇宙的问题

詹姆斯·韦伯望远镜正在帮助天文学家回答关于早期宇宙的问题据BGR报道，人们对早期宇宙仍有很多疑问。诸如，大爆炸之后是什么样子的？星系是如何或为什么会出现的？第一颗恒星是什么？什么星球最先形成，它是如何形成的？甚至还有关于地球如何形成和月球起源的问题。尽管这样，人们对早期宇宙的实际了解还是很有限。但是詹姆斯·韦伯正在改变这种状况。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1331147.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1331147.htm

揭开早期宇宙的秘密：天文学家捕捉到来自遥远星系的无线电信号

揭开早期宇宙的秘密：天文学家捕捉到来自遥远星系的无线电信号现在，来自蒙特利尔和印度的研究人员从迄今为止最遥远的星系中捕捉到了一个特定波长的无线电信号，被称为21厘米线，使天文学家能够窥探早期宇宙的秘密。在印度的巨型元波射电望远镜的帮助下，这是第一次在如此大的距离上探测到这种类型的无线电信号。"一个星系会发出不同种类的无线电信号。直到现在，我们只可能从附近的星系中捕捉到这种特殊的信号，将我们的知识限制在那些离地球较近的星系中，"麦吉尔大学博士后研究员ArnabChakraborty说，他由MattDobbs教授指导。"但是多亏了一种自然发生的现象--引力透镜的帮助，我们可以从破纪录的距离捕捉到一个微弱的信号。这将有助于我们了解距离地球更远的星系的构成。"研究人员首次能够探测到来自一个被称为SDSSJ0826+5630的遥远的恒星形成星系的信号，并测量其气体成分。研究人员观察到这个特殊星系的气体含量的原子质量几乎是我们可见的恒星质量的两倍。来自该星系的无线电信号的图片研究小组检测到的信号是从这个星系发出的，当时宇宙只有49亿年的历史，使研究人员能够一窥早期宇宙的秘密。在麦吉尔大学物理系研究宇宙学的Chakraborty说："这相当于回看了88亿年的时间。"引力透镜放大了来自遥远物体的信号，帮助我们窥视早期宇宙。在这个特定的情况下，信号因目标和观察者之间存在另一个大质量物体，即另一个星系而发生弯曲。"共同作者、印度科学研究所物理系副教授NirupamRoy说："这有效地导致信号放大了30倍，使望远镜能够接收到它。"据研究人员称，这些结果证明了用引力透镜观察类似情况下的遥远星系的可行性。它还为用现有的低频射电望远镜探测恒星和星系的宇宙演化提供了令人兴奋的新机会。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1339929.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1339929.htm