用引力透鏡測量宇宙膨脹
這是宇宙學上的主要爭論之一:宇宙正在膨脹,但它的速度有多快?這兩種可用的測量方法得出了不同的結果。萊頓物理學家戴維·哈維(David Harvey)使用了第三種獨立的測量方法,使用愛因斯坦預測的星系的光畸變特性。他在"皇家天文學會月刊"(Journal of the Royal天文學會)上發表了他的發現。
近一個世紀以來,我們一直在談論宇宙的膨脹。天文學家指出,來自遙遠星系的光波波長低于附近星系的波長。光波似乎被拉伸,或呈紅色,這意味著這些遙遠的星系正在移動。
這種膨脹速率可以被稱為哈勃常數。一些超新星或爆炸性恒星的亮度很容易理解。這讓他們能夠估算出它們與地球的距離,并將其與紅移或速度聯系起來。對于每兆字節的秒距(每秒3.3光年),星系從我們身邊撤退的速度以每秒73公里的速度增長。
愛因斯坦
然而,宇宙微波背景的測量(早期宇宙中仍然存在的光)正變得越來越精確,從而產生了一個不同的哈勃常數:每秒約67公里。
不可能?為什么會有所不同?這種差異能告訴我們有關宇宙和物理學的任何新消息嗎?萊頓物理學家大衛·哈維(David Harvey)說:"這就是為什么存在第三種獨立于其他兩種測量方法的方法:引力透鏡。
阿爾伯特?愛因斯坦(阿爾伯特?愛因斯坦)的廣義相對論預言,像銀河系這樣的質量濃度可以像透鏡一樣彎曲光的路徑。當銀河系在明亮光源前面時,光會圍繞著它彎曲,可以以不同的路徑到達地球,提供兩張或四張相同光源的圖像。
紅日
1964年,挪威天體物理學家SjurRefsdal遇到了一個"ha"時刻:當透鏡星系有點偏心時,其中一條路線比另一條路線長。這意味著光穿過路徑需要更長的時間。因此,當類星體的亮度發生變化時,在一幅圖像中,散斑會在另一張圖像中出現。區別可能是幾天,甚至幾周甚至幾個月。
Refsdal指出,這種時間差也可以用來確定離類星體和透鏡的距離。通過將它們與類星體的紅移進行比較,哈勃常數可以獨立測量。
HoliCOW項目下的一項研究使用了其中六個鏡頭,將哈勃常數降至大約73。然而,存在一些復雜性:除了距離差之外,前景星系的質量也有延遲效應,這取決于精度。"質量分布。"你必須對這種分布進行建模,但仍有很多未知因素,"哈維說。這種不確定性限制了這項技術的準確性。
想象整個天空
當新的雙筒望遠鏡于2021年首次在智利點燃時,這種情況可能會改變。盧賓別墅天文臺致力于每隔幾個晚上對整個天空進行成像,并預計將拍攝數千個雙類星體,從而有機會降低哈勃常數,甚至進一步降低哈勃常數。
哈維說:"問題是不可能對所有這些前景星系分別建模。因此,哈維設計了一種方法來計算多達1000個鏡頭的總分布的平均效果。
在這種情況下,引力透鏡的奇異性并不重要,你不必模擬所有的透鏡。你只需要確保你為所有的人建模。"哈維說。
在本文中,我已經證明了,當你接近數千顆類星體時,哈勃常數閾值有2%的誤差。
這一誤差范圍將允許在多個哈勃常數候選人之間進行有意義的比較,并有助于理解差異。"如果你想要小于2%,你必須通過做更好的模擬來改進模型。我猜是可能的。