從等離子體到星系:暗能量和物質研究的新視野

超自然現象探索官 2024-04-25 09:20:14

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神秘的夜空一直吸引著人類的目光。數千年來,科學家們一直在研究它,試圖解開宇宙的秘密。我們的知識顯著擴展,在研究過程中我們發現了驚人的事實。

在宇宙中,我們看到的一切——恒星、行星、生命——只占其總質量的大約百分之五。大約 25% 是所謂的暗物質,它通過引力將星系聚集在一起。剩下的70%是暗能量,它有助于宇宙的加速膨脹。

基于愛因斯坦的廣義相對論,科學家們正在提出關于暗物質和暗能量如何影響宇宙的假設。他們甚至在不知道這些神秘物質的確切性質的情況下檢驗自己的假設。宇宙的結構對暗物質和暗能量的關系和特征很敏感。

如果沒有一定數量的暗物質,在宇宙的早期階段,就不會有足夠的質量來形成我們今天居住的星系等結構。但如果沒有特定份額的暗能量,就會形成太多的結構。因此,對于我們觀察到的宇宙的存在,精確的平衡是必要的。

對宇宙早期光(例如宇宙微波背景)的觀測與對我們附近宇宙的觀測之間存在著一個有趣的爭議。當地測量得出的結果略有不同,這引發了對其可靠性的質疑。

暗能量研究的新結果爲理解宇宙如何形成當前的外觀以及未來等待著我們的事物開辟了道路。該項目在托洛洛山美洲天文台進行。這是一個國際項目,其目標是觀察和拍攝數億個星系。該項目的主要科學目標是研究星系在太空中的分布,這有助于更好地了解宇宙的膨脹以及與之相關的暗能量。

在 300 多個夜晚的過程中,天文台追蹤了整個天空的大約八分之一,並收集了宇宙學中有史以來最大的星系樣本:超過 2.26 億個。暗能量相機的鏡頭直徑超過三英尺,能夠捕獲分辨率爲 570 兆像素的圖像。這遠遠超出了最現代智能手機的功能,其攝像頭的分辨率通常高達 12 兆像素。嗯......這是一個粗略的例子,在光學中一切都有點複雜。

在智利選擇望遠鏡地點的主要標准之一是存在大氣相對穩定的高山。這使得光線在穿過大氣層時失真更少,從而獲得更清晰、更准確的觀測結果。

暗能量研究項目使用了多種技術,但其中最強大的是星系團和弱引力透鏡。星系團是星系在空間中不是隨機分布的,而是形成一種網絡的現象。觀察這個網絡使我們能夠得出有關暗物質分布的結論,因爲更擁擠的星系群表明給定區域中有更多的暗物質。因此,星系充當了宇宙中暗物質“骨架”的一種指針。

弱引力透鏡效應使我們能夠研究暗物質和暗能量。這種效果可以與酒杯的效果進行比較,酒杯會扭曲穿過酒杯的光線。當我們移動玻璃時,圖像失真的程度也會發生變化。同樣,暗能量項目研究引力透鏡引起的扭曲。

識別這些圖案是一個複雜的過程,讓人想起分析一幅抽象繪畫並試圖理解繪畫的順序。爲了研究弱透鏡效應和星團,有必要確定地球到星系的距離,這被稱爲紅移。星系的紅移越高,它離我們越遠。紅移反映了光顔色的變化:當星系靠近時,它看起來更藍,而當它遠離時,它看起來更紅。因此,紅移是物體相對于觀察者的速度的度量。

光度觀測也在該項目的框架內進行。科學家使用不同的相機濾鏡觀察每個星系,揭示各種特征並測量星系的顔色。該數據用于確定它們的距離。這些測量的准確性極其重要,因爲不准確可能會扭曲結果並使其毫無用處。

暗能量研究爲我們的宇宙提供了比以往更清晰的圖景。分析結果令人印象深刻,獲得這些結果的途徑也令人印象深刻。發現測量結果與宇宙學標准模型的預測非常一致。

在宇宙早期階段進行的測量與所提出的模型完全一致。但他們正在研究宇宙只是粒子等離子體的階段,這與充滿星系和暗能量的現代宇宙非常不同。這是一項重要發現,表明一種理論可以描述數十億年的宇宙演化。

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超自然現象探索官

簡介:致力于超自然現象、星球科普、天體物理學、天文學