您的位置:首页 >细胞学 >

科学家利用双量子的光来衡量宇宙的结构

时间:2021-10-22 13:55:05 来源:

超级传递器仿真的快照显示宇宙网的一部分,115亿年前。研究人员创造了这一和其他宇宙模型,并直接将它们与准则对数据进行比较,以测量宇宙网中的小规模纹波。立方体在一侧是2400万光年。

使用双量子的光线,由研究人员领导的团队已经在大爆炸后20亿多年来的第一次测量宇宙网中的小规模波动。

天文学家认为,在同性恋空间中的物质分布在庞大的相互连接的纤维结构网络中,称为宇宙网。宇宙中的所有原子都居住在这个网络中,留下了大爆炸的痕迹材料。来自马克斯普斯斯堡的Max Planck天文学研究人员领导的团队已经在大爆炸后20亿多年来一直在宇宙网络中进行的第一次测量。通过使用成对的四元素探测沿着相邻的,密切地分开的视线探测宇宙网的新技术。他们承诺帮助天文学家重建宇宙历史的早期篇章,称为标准化的纪元。

宇宙中最大的贫瘠地区是同性恋空间的远角。在星系之间的这些巨大的膨胀中,每立方米只有几个原子 - 从大爆炸留下的氢气的弥漫雾气。在最大的尺度上观看,这款漫射材料仍然占宇宙中的大部分原子,并填补了宇宙网,其跨越数十亿光年的纠结股。

现在,由来自MAX Planck天文学研究所(MPIA)的天文学家领导的团队已经在该原始氢气中首次测量了小规模涟漪。虽然他们研究了宇宙网的地区,但它们偏离了近110亿光年,但它们能够测量其结构的变化,比单个星系的尺寸相当的数十万倍。

IntergalActic气体是如此脆弱,它没有自己发光。相反,天文学家通过观察选择性地吸收来自称为Quasars的遥远来源的光线来间接地研究。Quasars构成了银河系生命周期的简短超稳态,由物质的小件,在银河系的中央超级分类黑洞上供电。

Quasars就像宇宙灯塔 - 明亮的遥远的信标,允许天文学家学习居住在亚马逊位置和地球之间的间术原子。但是,由于这些超燃烧剧集只有一个小数一小部分Galaxy的寿命,所以Quasars在天空中相应地罕见,并且通常彼此偏离数亿光年。

为了探测宇宙网的长度较小的尺度,天文学家利用偶然的宇宙巧合:它们在天空中识别出彼此相邻的非常罕见的Quasars,并测量沿两个视线测量的间术原子的吸收的微妙差异。

用于使用来自稀有Quasar对的光探测宇宙网的小规模结构的技术的示意图。光谱(右下)包含有关氢气在其到地球之旅中遇到的氢气的信息,以及该气体的距离。

剑桥大学的博士后研究员Alberto Rorai和该研究的领先作者表示:“最大的挑战之一是开发数学和统计工具,以量化我们在这种新数据中测量的微小差异。”

Rorai开发了这些工具,作为他在MPIA博士学位研究的一部分,并将他的工具应用于与世界上最大的望远镜获得的Quasars的谱,包括在夏威夷Mauna Kea山顶的10米直径的凯克望远镜,除了ESO的8米直径的塞罗尔·帕拉纳拉尔(Cerro Paranal)的8米,直径为6.5米直径直径的Magellan望远镜,位于智利阿卡拉山沙漠中的天文台。

天文学家将其测量与超级计算机模型进行了比较,模拟从大爆炸到现在的宇宙结构的形成。“我们模拟的输入是物理法,产出是一个人工宇宙,可以与天文数据直接相比。我很高兴看到这些新的测量与宇宙结构如何形成的富实所的范例一致,“MPIA后博士生研究员JoseOñorbe说,他领导了超级计算机模拟努力。

在一台笔记本电脑上,这些复杂的计算将需要近一千年来完成,但现代超级计算机使研究人员能够在几周内携带它们。

Joseph Hennawi,领导了在负责测量的MPIA的研究组,解释说:“为什么这些小规模波动如此有趣的一个原因是他们在大爆炸后几十亿年,他们在宇宙网中的气体温度编码了关于宇宙的温度。”根据目前的知识水平,宇宙有相当的梅尔梅利青年:最初,大约40万年后大爆炸,宇宙已经冷却到了这样的程度,即中立氢气可能会出现。此时,几乎没有天体,因此没有光明。直到十亿年后,这个“黑暗时代”结束了,一个新的时代开始,其中恒星和泉源点亮并发出了精力充沛的紫外线。后者是如此强烈的是,它们在它们电子的同时间空间中剥离了原子 - 气体再次被离子化。

在宇宙学领域的最大开放问题之一,这些新测量都提供了如何以及当这些新测量提供了重要的线索,这将有助于叙述宇宙历史的这一章。

出版物:Alberto Rorai,等,“使用CLOSE Quasar对测量Contergalactic媒体的小规模结构”,Science 2017年4月28日:卷。 356,第6336号,第418-422页; DOI:10.1126 / science.aaf9346.


郑重声明:文章仅代表原作者观点,不代表本站立场;如有侵权、违规,可直接反馈本站,我们将会作修改或删除处理。