科学家提出用黑洞碰撞数据来测量宇宙膨胀速度

科学家提出用黑洞碰撞数据来测量宇宙膨胀速度宇宙是如何进化的？芝加哥大学的天文学家提出了“spectralsiren”的方式，来探索这个问题的答案。黑洞就像是宇宙中的“回收站”，而科学家希望通过某种技巧收集这些消失的宇宙信息，从而揭示宇宙历史的奥秘。在最新的一项研究中，两名芝加哥大学的天文学家，提出了一种使用多组黑洞碰撞时观测到的数据，来测量宇宙扩张的速度。理论上这有助于帮助天文学家理解宇宙是如何进化的、宇宙是由哪些东西组成的，以及宇宙未来的发展趋势。尤其要指出的是，这两位天文学家认为这项名为“Spectralsiren”的新技术，或许能够揭示宇宙中难以捉摸的“青少年”时代的细节。宇宙膨胀的速度一直是重大的科学辩论主题，它在学术界也称之为“哈勃常熟”（HubbleConstant）。但目前宇宙膨胀率的测量方式有很多种，但得出的结果略有不同。为了帮助解决这一冲突，科学家们渴望找到衡量这一比率的替代方法。验证这个数字的准确性尤其重要，因为它会影响我们对宇宙年龄、历史和构成等基本问题的理解。这项新的研究提供了一种更新奇的方式，使用特殊的探测器来捕捉黑洞碰撞的宇宙回声。有时候两个黑洞会互相撞击，从而在时空中产生了一道穿越宇宙的涟漪。在地球上，美国激光干涉引力波天文台(LIGO)和意大利Virgo天文台可以拾取这些涟漪，这些涟漪被称为引力波（gravitationalwaves）。在过去几年时间里，LIGO和Virgo已经观测到了将近100起黑洞撞击事件。每次碰撞产生的引力波信号都包含有关黑洞质量的信息。然而，信号一直在穿越太空，在此期间宇宙已经膨胀，这改变了信号的特性。该论文的两位作者之一，芝加哥大学天体物理学家丹尼尔·霍尔兹（DanielHolz）解释说：“例如，如果你把一个黑洞放在宇宙的早期，它的信号会发生变化，它看起来像一个比实际更大的黑洞”。而这种方式可能提供了一个独特的窗口，用于观察其他测量手段无法观察到的宇宙“青少年”时期。如果科学家们能够找到一种方法来测量该信号如何变化，他们就可以计算出宇宙的膨胀率。问题是校准：他们怎么知道它与原来的变化有多大？在他们的新论文中，Holz和第一作者JoseMaríaEzquiaga建议他们可以使用我们关于整个黑洞种群的新知识作为校准工具。例如，目前的证据表明，大多数检测到的黑洞的质量是太阳质量的5到40倍。美国宇航局爱因斯坦博士后研究员和卡夫利宇宙物理研究所研究员Ezquiaga说：“所以我们测量附近黑洞的质量并了解它们的特征，然后我们再往远处看，看看那些更远的黑洞似乎发生了多大的变化，这可以让你测量宇宙的膨胀”。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1304919.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1304919.htm

韦伯和哈勃确认宇宙的膨胀率

韦伯和哈勃确认宇宙的膨胀率天文学家结合哈勃和韦伯太空望远镜的数据，对哈勃常数进行了最新测量，确认了哈勃早先的测量是正确的。研究报告发表在《TheAstrophysicalJournalLetters》期刊上。哈勃常数被用于衡量宇宙膨胀的速率。早期的科学家曾认为宇宙是静止的，在爱因斯坦广义相对论出现之后，这一认识发生了变化。AlexanderFriedman在1922年发表的一组方程式显示宇宙可能在膨胀，GeorgesLemaitre通过独立推导得出了相同结论。哈勃(EdwinHubble)于1929年通过观测数据证实宇宙在膨胀。爱因斯坦此前也是静态宇宙的支持者，他曾试图通过引入宇宙常数修正广义相对论，但哈勃结果发表之后他据称认为这是一生中最大的错误。来源，频道：@kejiqu群组：@kejiquchat

破解哈勃张力：韦伯的精确测量揭示了宇宙膨胀之谜

破解哈勃张力：韦伯的精确测量揭示了宇宙膨胀之谜NGC5468是一个距离地球约1.3亿光年的星系，这张照片结合了哈勃和詹姆斯-韦伯太空望远镜的数据。这是哈勃发现的最远的仙王座变星星系。它们是测量宇宙膨胀率的重要里程标。根据仙王座变星计算出的距离与该星系中的一颗Ia型超新星相互关联。Ia型超新星的亮度非常高，它们被用来测量远超过蛇夫座星系范围的宇宙距离，从而将宇宙膨胀率的测量扩展到更深的空间。资料来源：NASA,ESA,CSA,STScI,AdamG.Riess(JHU,STScI)宇宙膨胀的速度，即哈勃常数，是了解宇宙演化和最终命运的基本参数之一。然而，用各种独立的距离指标测得的哈勃常数值与根据宇宙大爆炸余辉预测的值之间存在着持续的差异，这种差异被称为"哈勃张力"（HubbleTension）。NASA/ESA/CSA詹姆斯-韦伯太空望远镜证实，哈勃太空望远镜敏锐的目光一直都是正确的，消除了人们对哈勃测量结果的疑虑。哈勃的历史成就建造NASA/ESA哈勃太空望远镜的科学依据之一是利用其观测能力为宇宙膨胀率提供一个精确的数值。在哈勃望远镜于1990年发射之前，地面望远镜的观测结果存在巨大的不确定性。根据推导出的宇宙膨胀率数值，宇宙的年龄可能在100亿年到200亿年之间。在过去的34年中，哈勃已经将这一测量值的精确度缩减到了百分之一以下，将两者的年龄差值缩小到了138亿年。哈勃通过测量被称为"仙王座变星"的重要里程碑，完善了所谓的"宇宙距离阶梯"，从而实现了这一目标。然而，哈勃值与其他测量结果并不一致，其他测量结果表明宇宙在大爆炸后膨胀得更快。这些观测数据是由欧空局普朗克卫星对宇宙微波背景辐射绘制的地图得出的，宇宙微波背景辐射是宇宙从大爆炸冷却下来后结构演变的蓝图。解决这个难题的简单办法是说，也许哈勃的观测结果是错误的，因为它对深空尺度的测量出现了误差。詹姆斯-韦伯太空望远镜的出现，让天文学家能够核对哈勃的观测结果。韦伯对仙王座的红外观测结果与哈勃的光学数据一致。韦伯证实了哈勃望远镜敏锐的目光一直都是正确的，消除了对哈勃测量结果的任何疑虑。这些并排图像的中心是一种特殊的恒星，它是测量宇宙膨胀速度的里程标--仙王座变星。这两幅图像的像素非常高，因为它们是一个遥远星系的放大图。每个像素代表一颗或多颗恒星。詹姆斯-韦伯太空望远镜（JamesWebbSpaceTelescope）拍摄的图像在近红外波段要比哈勃望远镜（主要是可见光-紫外光望远镜）清晰得多。通过韦伯更清晰的视野来减少杂波，仙王座就能更清晰地显现出来，消除任何潜在的混淆。韦伯望远镜被用来观测一个仙王座样本，并证实了之前哈勃观测的准确性，而哈勃观测是精确测量宇宙膨胀速度和年龄的基础。图片来源：NASA、ESA、CSA、STScI、AdamG.Riess（JHU、STScI）宇宙奥秘与理论挑战最重要的一点是，与早期宇宙的膨胀相比，近邻宇宙中发生的事情之间所谓的哈勃张力（HubbleTension）仍然是宇宙学家耿耿于怀的难题。空间结构中可能存在一些我们还不了解的东西。解决这一差异需要新的物理学吗？还是由于确定空间膨胀率的两种不同方法之间存在测量误差？哈勃和韦伯现在已经联手进行了明确的测量，进一步证明了是其他东西--而不是测量误差--在影响膨胀率。宇宙观测的进展巴尔的摩约翰-霍普金斯大学的物理学家亚当-里厄斯说："在消除了测量误差之后，剩下的就是我们误解了宇宙这一真实而令人兴奋的可能性。亚当因与他人共同发现了宇宙膨胀正在加速这一事实而获得诺贝尔奖，这一现象现在被称为'暗能量'。"作为交叉检验，2023年的首次韦伯观测证实，哈勃对膨胀宇宙的测量是准确的。然而，为了缓解"哈勃张力"，一些科学家推测，随着我们对宇宙的深入观察，测量中看不见的误差可能会增加并变得明显。特别是，恒星拥挤可能会系统地影响对更遥远恒星亮度的测量。合作验证与未来方向亚当领导的SH0ES（用于暗能量状态方程的超新星H0）小组利用韦伯望远镜获得了更多的观测数据，这些天体是关键的宇宙里程碑标记，被称为仙王座变星，现在可以与哈勃数据进行关联。亚当说："我们现在已经跨越了哈勃观测到的整个范围，我们可以非常有把握地排除测量误差是哈勃张力的原因。"团队在2023年进行的前几次韦伯观测成功表明，哈勃在牢固确立所谓宇宙距离阶梯第一级的保真度方面走在了正确的道路上。这幅插图展示了天文学家用来计算宇宙随时间膨胀速度的三个基本步骤，这个值被称为哈勃常数。所有这些步骤都涉及建立一个强大的"宇宙距离阶梯"，首先测量附近星系的精确距离，然后再测量越来越远的星系。这个"阶梯"是一系列对不同种类天体的测量结果，研究人员可以利用这些天体的固有亮度来计算距离。对于较短的距离来说，最可靠的是仙王座变星，这些恒星以可预测的速率脉动，从而显示出它们的内在亮度。最近，天文学家利用哈勃太空望远镜观测了附近大麦哲伦云中的70个仙王座变星，对该星系进行了最精确的距离测量。天文学家将附近的仙王座变星的测量结果与更远星系的测量结果进行比较，这些星系还包括另一个宇宙尺度--被称为Ia型超新星的爆炸恒星。这些超新星比仙王座变星亮得多。天文学家用它们作为"里程标"，来测量从地球到遥远星系的距离。每一个标记都建立在"阶梯"的前一步之上。通过使用不同种类的可靠"里程标"来扩展"阶梯"，天文学家可以测出宇宙中非常遥远的距离。天文学家将这些距离值与整个星系的光线测量值进行比较，由于空间的均匀膨胀，星系的光线会随着距离的增加而逐渐变红。这样，天文学家就可以计算出宇宙膨胀的速度：哈勃常数。图片来源：NASA、ESA和A：NASA,ESAandA.Feild(STScI)宇宙距离阶梯的复杂性天文学家使用各种方法来测量宇宙中的相对距离，具体取决于所观测的天体。这些技术统称为宇宙距离阶梯--每一级阶梯或测量技术都依赖于前一级阶梯的校准。但一些天文学家认为，沿着"第二梯级"向外移动，如果仙王座的测量结果随着距离的增加而变得不那么精确，那么宇宙距离的阶梯可能会变得不稳固。出现这种不准确的情况可能是因为仙王座的光线可能会与邻近恒星的光线混合在一起--随着距离的增加，这种效应可能会变得更加明显，因为天空中的恒星会挤在一起，彼此变得更加难以区分。观测方面的挑战在于，过去哈勃拍摄的这些更遥远的仙王座变星的图像，在我们和它们的宿主星系之间的距离越来越远时，看起来与邻近的恒星更加拥挤和重叠，因此需要仔细考虑这种效应。中间的尘埃使可见光测量的确定性变得更加复杂。韦伯望远镜能穿过尘埃，自然地将倒灶系恒星与邻近恒星隔离开来，因为它在红外波段的视力比哈勃望远镜更敏锐。"韦伯望远镜和哈勃望远镜的结合为我们提供了两全其美的解决方案。我们发现，当我们沿着宇宙距离阶梯爬得更远时，哈勃的测量结果仍然是可靠的，"亚当说。新的韦伯观测结果包括八个Ia型超新星的五个宿主星系，共包含1000个蛇夫座天体，并延伸到蛇夫座天体测量结果最远的星系--距离1.3亿光年的NGC5468。"这横跨了我们用哈勃测量的全部范围。因此，我们已经走到了宇宙距离阶梯第二级的尽头，"合著者、巴尔的摩太空望远镜科学研究所的加甘迪普-阿南德（GagandeepAnand）说，该研究所为美国国家航空航天局（NASA）运营韦伯望远镜和哈勃望远镜。哈勃和韦伯对"哈勃张力"的确认，...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1425375.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1425375.htm

碰撞的黑洞可能揭示了宇宙膨胀速度的秘密

碰撞的黑洞可能揭示了宇宙膨胀速度的秘密据BGR报道，宇宙一直在膨胀。科学家们几十年来一直相信这一点。然而，对科学家们来说，确定宇宙的膨胀速度一直是困难的。现在研究人员可能终于找到了一种方法来确定宇宙的膨胀速度以及它是如何演变的。当两个黑洞碰撞时，它们在时空中产生涟漪，科学家称之为引力波。现在，科学家们已经开发出一种新技术，可以用来测量这些信号的变化。科学家们相信，这可以帮助更好地了解宇宙的膨胀速度。科学家们在20世纪90年代末首次确定，宇宙正在以加速的速度膨胀。我们把这称为哈勃常数。而且，每当科学家们试图根据哈勃常数来计算宇宙的膨胀速度时，他们最终会得到多个数值。因此，许多人一直在寻找一种更精确的方法来测量宇宙膨胀速度。科学家们希望能更好地测量宇宙膨胀速度的一种方法是通过测量紧密的双黑洞之间的宇宙碰撞。据Space.com报道，他们把这些配对称为“光谱警报器”，它们最终可以给我们提供一种更稳定的方法来测量宇宙膨胀的速度。除了告诉我们宇宙是如何膨胀的，了解加速膨胀的速度还可以告诉我们更多关于早期宇宙的情况。詹姆斯·韦伯望远镜最近发现了已知的最早的星系，但是我们对这些星系最初是如何形成的仍然不甚了解。甚至是宇宙是如何从大爆炸中扩张的。人们希望通过测量黑洞碰撞产生的时空涟漪，为科学家们提供更多的数据来观察。而且，由于像詹姆斯·韦伯望远镜这样的设备已经变得如此复杂，我们可能有一天能够确定宇宙的膨胀速度，是什么在助长这种膨胀，甚至何时，如果有的话，它将放缓。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1306615.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1306615.htm

科学家验证爱因斯坦和欧拉关于宇宙加速膨胀和暗物质的理论

科学家验证爱因斯坦和欧拉关于宇宙加速膨胀和暗物质的理论日内瓦大学（UNIGE）的研究人员设计了一种新方法，通过考虑时间扭曲的度量来检验欧拉和爱因斯坦的理论，试图解释暗物质和宇宙膨胀加速的神秘现象。这种方法是首创，有助于了解宇宙中是否存在违反这两个理论的新力量或新物质。自从发现暗物质和宇宙加速膨胀以来，它们的方程的有效性就受到了考验：它们能够解释这些神秘现象吗？日内瓦大学（UNIGE）的一个研究小组开发出了第一种方法来找出答案。它采用了一种从未使用过的测量方法：时间扭曲。该研究成果最近发表在《自然-天文学》（NatureAstronomy）杂志上。欧拉（1707-1783年）和爱因斯坦（1879-1955年）的理论彻底改变了我们对宇宙的认识。欧拉提出了以自己名字命名的著名方程，为科学家们提供了计算宇宙中星系运动的有力工具。爱因斯坦用他的广义相对论证明，宇宙并不是一个静态的框架：它会被星团和星系扭曲。物理学家用各种方法对这些方程进行了测试，迄今为止都证明是成功的。然而，有两个发现继续对这些模型提出考验：宇宙膨胀的加速和看不见的暗物质的存在，暗物质被认为占宇宙中所有物质的85%。这些神秘现象是否仍然遵循爱因斯坦和欧拉的方程？研究人员仍然无法回答这个问题。"问题在于，目前的宇宙学数据无法让我们区分打破爱因斯坦方程的理论和打破欧拉方程的理论。我们在研究中证明了这一点。我们还提出了解决这一问题的数学方法。这是我们十年研究的结晶，"该研究的第一作者、联合国大学理学院理论物理系副教授卡米耶-邦万解释说。研究人员无法在宇宙的最边缘区分这两个方程的有效性，因为他们缺少一个"要素"：时间扭曲的测量。"在此之前，我们只知道如何测量天体的速度以及时间和空间扭曲的总和。卡米耶-邦万说："我们已经开发出一种方法，可以获得这种额外的测量，这还是第一次。""如果时间畸变不等于时间和空间的总和（即广义相对论得出的结果），这意味着爱因斯坦的模型不起作用。如果时间畸变与用欧拉方程计算出的星系速度不一致，这意味着后者不成立。"加拿大西蒙弗雷泽大学物理系教授、该研究的合著者列冯-波戈西安解释说："这将让我们发现宇宙中是否存在违反这两种理论的新力量或新物质。"这些研究成果将对几项旨在确定宇宙加速膨胀的起源和暗物质性质的任务做出重要贡献。这些任务包括欧洲航天局（ESA）将于2023年7月与联合国地球物理学和天文学研究所（UNIGE）合作发射的EUCLID太空望远镜，以及于2021年在亚利桑那州开始为期5年任务的暗能量光谱仪（DESI）。还有位于南非和澳大利亚的国际SKA（平方公里阵列）巨型射电望远镜项目，该项目将于2028/29年开始观测。"我们的方法将被整合到这些不同的任务中。"卡米耶-邦万兴奋地说："我们的方法将融入这些不同的任务中，DESI已经是这样做的，由于这项研究，我们成为了他们的外部合作者。研究小组已经成功地在合成星系目录中测试了其模型。下一阶段将使用DESI提供的第一批数据对其进行测试，并找出可能妨碍其应用的障碍，尽量减少系统性特征。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1373347.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1373347.htm

最新研究挑战宇宙暗物质存在理论

最新研究挑战宇宙暗物质存在理论宇宙的膨胀速度受到两种相互竞争的力量的影响：一种是减缓膨胀速度的引力，另一种是加速膨胀速度的暗能量。这张图显示了宇宙历史上的膨胀率，较浅的曲线表示膨胀较快，较陡的曲线表示膨胀较慢。大约75亿年前，宇宙开始加速膨胀，膨胀率发生了明显的变化。宇宙学模型普遍认为，宇宙中约27%为暗物质，普通物质不足5%，其余则为暗能量。其中，暗物质指所有似乎与光或电磁场不相互作用的物质，或只能通过引力解释的物质。人们看不到它，也不知道它由什么组成，但它有助于科学家揭示星系、行星和恒星的行为。在最新研究中，加拿大渥太华大学物理学教授拉金德拉·古普塔结合共变耦合常数理论和疲光理论得出结论称，宇宙中可能没有暗物质。其中共变耦合常数理论描述了自然力如何随着时间的推移而减弱；疲光理论则阐释了光经过“长途旅行”会损失能量。古普塔表示，他提出的新理论已经接受了测试，并被证明与一些观测结果相匹配。基于此前关于宇宙年龄为267亿年的研究，古普塔提出宇宙不需要暗物质存在的说法。“在标准宇宙学中，宇宙的加速膨胀被认为是由暗能量引起的，但实际上是由于自然力在膨胀时减弱，而不是暗能量。”古普塔说。“红移”是指光向光谱的红色部分移动。研究人员分析了文献中关于低红移时星系分布和高红移时声学视界的角大小的最新论文中的数据。古普塔说，目前已有几篇论文质疑暗物质的存在。最新论文是第一篇指出宇宙组成不需要暗物质，同时也能与某些宇宙学关键观测结果相吻合的论文。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1424253.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1424253.htm