七成是暗能量科学家利用新技术精确测定宇宙物

宇宙学的最高目标一直是准确测量宇宙中物质的总量。图｜加州大学河滨大学

根据发表在《天体物理学杂志》上的最新研究成果，加州大学河滨分校 (UCR) 的研究团队 准确测量了宇宙中的物质总量，确定了物质总量的 31%宇宙的总物质和能量，其余部分由暗能量组成。

“以这个数量的物质为背景，如果宇宙中的所有物质都均匀分布在空间中，那么宇宙的平均质量密度只相当于每立方米6个氢原子。”该论文的第一作者、UCR Physics Mohamed Abdullah 天文系研究生说：“但是，既然我们知道 80% 的物质实际上是暗物质，实际上，这些物质中的大部分都不是由氢原子，但宇宙学家尚不了解的问题。”

这张哈勃太空望远镜合成图像显示，星系团 Cl 0024+17 中有一个幽灵般的暗物质“环”。图｜美国宇航局

Abdullah 解释说，测量宇宙物质总量的有效方法是将单位体积观测到的星系团的数量和质量与模拟计算值进行比较strong>——现在的星系团是由数十亿年来在自身引力作用下坍缩的物质组成的，所以目前观测到的星系团数量可以反映宇宙的状态，尤其是物质总量。

Abell 2384 系统的合成图像，该系统由距离地球 12 亿光年的两个星系团组成。图｜科技日报

Abdullah 说：“物质越多，星系团就越多。我们团队面临的最大挑战是测量星系团的数量，然后确定哪个答案'恰到好处'。但很难准确测量任何一个星系团。因为大部分是暗物质，我们无法用望远镜观察。”

为了攻克这一难关，UCR 领导的天文学家团队首先开发了“GalWeight”——一种利用星系团成员的轨道来测量星系团质量的宇宙学工具。研究人员随后将他们的工具应用于斯隆数字巡天 (SDSS) 观测，创建了“GalWCat19”，这是一个星系团的公共目录。最后，他们将新目录中的星团数量与模拟结果进行了比较，以确定宇宙中的物质总量。

“我们已经成功地使用星系团技术进行了有史以来最准确的测量之一。”共同作者、加州大学物理学和天文学教授吉莉安·威尔逊说，她也是阿卜杜拉所在实验室的负责人。 “此外，这是第一次使用星系轨道技术，得到的数值与使用非星团技术的团队得到的数值一致，如宇宙微波背景、重子声波振荡、Ia型超新星，或引力透镜。”

第三作者、数值模拟和宇宙学专家阿纳托利·克莱平（Anatoly Klypin）说：“使用GalWeight星系轨道技术的一个巨大优势在于，我们的团队可以单独确定质量，而不是依赖更间接的统计方法。”< /p>

通过将他们的测量结果与其他团队使用不同技术的测量数据相结合，UCR 领导的团队确定了最佳组合值并得出结论：物质占宇宙总物质和能量的 31.5%，存在误差的％ 。

研究小组确定，物质约占宇宙总物质和能量的 31%。其中约 20% 由普通物质或“重子”组成，这些物质或“重子”构成了恒星、星系、原子和生命。图｜UCR/穆罕默德·阿卜杜拉

编辑：沉秋莎

主编：任泉

来源：世界顶尖科学家论坛

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