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神秘的暗物质映射到最精细的细节

2023-04-23 23:26:58

它被描述为有史以来最详细的暗物质在宇宙历史中影响的地图。


智利的一架望远镜追踪了这种神秘物质在四分之一天空中的分布,跨越了将近 140 亿年的时间。


结果再次惊人地证实了爱因斯坦的想法。


尽管暗物质约占宇宙总质量的 85%,但它极难检测,而且无法进行现成的描述。


但是暗物质会影响我们所见一切的大尺度结构——所有星系所在的地方,太空中的空洞所在的地方。它是悬挂宇宙可见结构的脚手架。


它既不发射也不吸收光。你可以非常明显地推断出它存在的唯一方法是通过它与引力的相互作用。


如果不是因为包含一些看不见的质量拉动它们并保持它们完好无损,巨大的旋转星系就会飞散。


但是暗物质会弯曲,或者透镜、背景光,这就是阿塔卡马宇宙望远镜 (ACT) 绘制其行踪的方式。


智利设施观察到宇宙微波背景,或 CMB - 一种普遍但微弱的长波辐射光,来自可观测宇宙的最边缘。


ACT 描绘了这种古老光线在经过所有中间物质时引入的微妙扭曲。


您可以将其比作光线在穿过旧玻璃窗玻璃的凸起和凸起时发生弯曲的方式。


如果你知道你在外面看什么,你可以使用扭曲来说明玻璃。


同样,可以对 CMB 进行解码,以向我们揭示其旅程中的所有干预结构。


过去曾有过类似的“引力透镜”探测,最著名的是普朗克天文台。但 ACT 在分辨率和灵敏度方面超越了所有。


彩色区域是望远镜研究的天空部分。


橙色区域显示沿着视线的地方有更多的质量或物质;紫色的地方较少。典型特征跨越数亿光年。


灰色/白色区域显示我们银河系中来自尘埃的污染光遮挡了更深的视野。


物质分布与科学预测非常吻合。


ACT 观测表明,宇宙的“块状”及其在 140 亿年的演化后膨胀的速度正是你对宇宙学标准模型的预期,该模型具有爱因斯坦的引力理论(广义相对论)在它的基础上。


最近使用另一种背景光的测量表明宇宙缺乏足够的块度,背景光是从星系中的恒星而不是 CMB 发出的。


这是我们都在谈论的‘宇宙紧张’之一。但有了这个新结果,我们发现了恰到好处的块状——没有张力!所以,如果有张力,它就会出现在星系数据中——而不是我们的。


另一个紧张关系是宇宙膨胀的速度——一个叫做哈勃常数的数字。


当普朗克观察 CMB 的温度波动时,它确定速率约为每秒 67 公里/百万秒差距(1 百万秒差距为 326 万光年)。


或者换句话说——我们向外看得更远,每 326 万光年,膨胀速度每秒增加 67 公里。


由于使用我们变星的后退对附近宇宙的膨胀进行测量,因此出现了紧张局势,时钟速度约为每兆秒差距 73 公里/秒。


这是一个不容易解释的区别。


ACT 使用其透镜技术确定膨胀率,输出类似于普朗克的数字。它非常接近——大约每百万秒差距 68 公里/秒。


我们和普朗克以及其他几个探测器正在进入低端。显然,你可能会遇到这样一种情况,即两种测量都是正确的,并且有一些新的物理学解释了差异。但我们正在使用独立的技术,我认为我们现在开始堵住漏洞,我们都可以利用这个新物理学,而其中一个测量结果肯定是错误的。





源:BBC


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