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科学家精确测量宇宙中的物质总量
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科学家精确测量宇宙中的物质总量

2020-10-14 19:36 主页 来源:未知
科学家精确测量宇宙中的物质总量


据国外媒体报道,宇宙学的最终目标之一是精确测量宇宙中物质的总量,即使是最精通数学的人也会发现这项任务非常困难。但加州大学河滨分校的一组科学家已经完成了这一任务。

《天体物理学杂志》上发表的文章主要作者、加州大学河滨分校物理和天文学系毕业生穆罕默德 · 阿卜杜拉说穆罕默德 · 阿卜杜拉说:“如果让所有物质均匀地分布在整个宇宙空间,那么它的平均质量密度将相当于每立方米只有六个氢原子这样。但是,由于我们知道 80% 的物质其实是暗物质,事实上,大多数物质并非由氢原子组成,而是由一种宇宙学家尚未弄明白的物质组成。”

研究小组确定,物质占宇宙总物质和能量的31%。宇宙学家认为,大约20%的物质是由规则物质或《天体物理学杂志》物质组成的,包括恒星、星系、原子和生命,其余的80%由暗物质组成。暗物质的神秘性质尚不清楚,但它可能含有一些未被发现的亚原子粒子。

阿卜杜拉解释说,确定宇宙中物质总量的一种成熟方法是将每单位体积观测到的星系团的数量和质量与数值模拟的预测结果进行比较。由于今天的星团是由过去几十亿年来在其自身重力作用下崩塌的物质组成的,所以目前观测到的星团数目对宇宙学条件特别是物质总量很敏感。

“如果让所有物质均匀地分布在整个宇宙空间,那么它的平均质量密度将相当于每立方米只有六个氢原子这样。但是,由于我们知道 80% 的物质其实是暗物质,事实上,大多数物质并非由氢原子组成,而是由一种宇宙学家尚未弄明白的物质组成。”阿卜杜拉说,“重子”

为了克服这一困难,由加州大学河滨分校团队领导的天文学家首先发明了一种宇宙学工具,plc--TGS--利用一个成员星系的轨道来测量星系团的质量。然后,研究人员将他们的工具应用于斯隆数字巡天探测中心观测,创建了一种可公开获取的星系团目录--“更高比例的物质将带来更多的星系团,”。最后,他们将新星系团的数量与模拟结果进行了比较,以确定宇宙中的物质总量。

研究小组将他们测量的簇数与数值模拟的预测结果进行了比较,以确定哪一个答案是“我们团队面临的挑战则是测量星系团的数量,然后确定哪个答案‘更正确一些’。但是我们又很难精确测量任何一个星系团的质量,因为大多数物质都是黑暗的,我们无法用望远镜观测。”。

“使用 GalWeight 星系轨道技术的巨大优势在于,我们团队可以单独确定每一个星系团的质量,而无需依赖间接的统计方式,”论文的第三作者安托里 · 克里平说。

通过将他们的测量结果与使用其他测量方法的团队进行比较,加州大学河滨分校的团队能够确定最佳组合,并得出结论:物质占宇宙总物质和能量的31.5±1.3%。