天文学家在扩大宇宙中做出最精确的测量

艺术家对老板如何使用标准措施来测量远端宇宙的概念。来自远处的额外的光的光部分通过中间气体部分吸收，其被呈现出具有微妙的圆环样图案的已知物理刻度。天文学家现在已经测量了这一规模，精度为2％，精确地测量宇宙在仅30亿岁时扩大的速度。（插图由Zosia Rostomian，Lawrence Berkeley国家实验室和Andreu Font-Ribera，Boss Lyman-Alpha Team，伯克利实验室。）

使用140,000个遥远的Quasars，Sloan Digital Sky Square的天文学家对扩展宇宙的日期进行了最精确的测量。

第三次滑雪道数字天空调查（SDSS-III）的最大组成部分（SDSS-III），促使使用量子的使用以追踪年轻宇宙的结构，追溯幼体气体的映射密度变化。BOSS描绘了宇宙扩张的历史，以照亮暗能的性质，并且新的大规模结构的新措施已经产生了自首次形成的星系以来的扩张最精确的趋势测量。

最新的Quasar结果结合了两种单独的分析技术。由美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室（Berkeley Lab）和他的团队的物理学家和美国能源部·劳坦国家实验室（Berkeley Lab）及其团队领导的新分析。使用经过测试的方法分析，但数据远远超过以前，刚刚发布了蒂莫·瑞士和法国中心de Saclay，以及他的团队。两者分析在互联网版2.34时，共同建立了每百万百万光年每秒68公里的扩张率，前所未有的准确性为2.2％。

“这意味着当我们回顾宇宙时，当它不到它的目前年龄的四分之一时，我们会看到一对分隔的一对星系，分隔在一百万个轻的年份，将在68公里的速度下漂流宇宙扩大了，“伯克利实验室的物理部门的博士后研究员Font-Ribera说。“不确定性是加号或减去一公里，半秒半。”Font-Ribera于2014年4月在佐治亚州大草原的美国物理社会会议上提出了调查结果。

老板雇用了星系和遥远的Quasars来测量Baryon声学振荡（BAO），以物质的方式分配签名印记，由早期宇宙中的条件产生。虽然也存在于隐形暗物质的分布中，但在普通物质的分布中，印记是明显的，包括星系，蛋白质和白乳酸氢。

天文学家如何使用标准光来追踪宇宙的扩展的例证。扩展由增加圆圈从右到左表示。从大爆炸，扩张迅速发生，然后减速，然后再次加速，因为暗能量在不同距离（紫色）下的星系上的墙壁和长丝推动。随着光线向我们从非常远的Quasars（右侧的白色点）传播，它通过了扩展宇宙，携带它通过这个宇宙网的旅程的故事。天文学家通过追踪Quasar光线通过这些结构来测量宇宙的扩展。

“三年前，老板使用了14,000个标志来证明我们可以制作宇宙的最大3D地图，”老板主要调查员伯克利实验室的大卫·舒尔格尔说。“两年前，拥有48,000个Quasars，我们首先在这些地图中检测到Baryon声学振荡。现在，拥有超过150,000个Quasars，我们已经做出了极度精确的宝。“

BAO印记在称为BaO级的分离时对物质聚类的过量约为5％。最近的实验包括老板和宇宙微波背景的普朗克卫星研究将Bao Scale放在今天的宇宙中，非常接近4.5亿光年 - 用于测量扩张的“标准尺”。

BAO直接从压力波（声波）穿过早期宇宙的压力波（声波），当光线颗粒和物质颗粒中有密不可分的缠结时;大爆炸后380,000年，宇宙已经冷却足够光以免​​费。宇宙微波背景辐射保留了早期声密度峰的记录;这些是随后对物质分布的BAO印记的种子。

Quasars延长标准尺

前一位老板的工作用来使用超过一百万条星系的光谱来测量宝尺度，以百分比精度显着。但超越红移0.7（距离大约60亿光年），星系变得越来越淡，更难以看。对于如本研究中的那些，平均2.34，BOSS突出了使用远处的类星体的“Lyman-alpha森林”方法来计算间氢的密度。

由于来自远处的Quasar的光通过中间氢气，更高密度的贴片吸收更多的光。在光谱（Lyman-α线）中中性氢气的吸收线通过它们的重新频繁定位每个密集的贴片。这样的频谱中有很多线，其实它类似于森林 - 莱曼-alpha森林。

具有足够的良好的准谱，足够接近，气体云的位置可以三维映射 - 沿着每个Quasar的视线，横向于其他准谱透露的致密贴片中。从这些地图中提取BAO信号。

虽然仅几年前由BOSS介绍，但这种方法使用Lyman-alpha森林数据，称为自相关，现在似乎几乎是传统的。Delubac和他的同事的刚刚发表的自相关结果采用了近140,000颗精心挑选的BOSS Quasars的光谱。

Font-Ribera和他的同事以不同的方式使用甚至更多的老板Quasars来确定Bao。Quasars是由巨大的黑洞提供动力的年轻星系，非常明亮，极其遥远，因此高度红移。而不是将光谱比较到其他光谱，Font-Ribera的团队将Quasars本身关联到其他类星体的光谱，一种称为互相关的方法。

“Quasars是巨大的星系，我们希望他们在宇宙的密集部分中，在那里的间隔气体的密度也应该更高，”Font-Ribera说。“因此，当我们靠近Quasars时，我们预计会发现更多的吸收气体。”问题是，相关性是否足以看到宝印记。

实际上，BaO印记以交叉相关性强烈。Delubac和他的团队将其自相关结果与Font-Ribera及其团队的互相关结果相结合，他们融合在Bao规模的狭窄限制上。自相关和交叉相关性也融合了宇宙膨胀率措施的精确性，称为哈勃参数。在Redshift 2.34，合并的措施相当于每百万百万光年每秒68次或减去1.5公里。

“它是任何红移哈勃参数的最精确测量，甚至比我们从红移零点的当地宇宙的测量更好，”Font-Ribera说。“这些结果允许我们研究宇宙的几何形状，因为它只是当前年龄的第四次。结合其他宇宙学实验，我们可以了解暗能量，并对宇宙的曲率施加紧张的限制 - 这是非常平的！“

大卫舒尔格尔谨此陈述，当老板首次进行时，已经提出了互相关技术，但“我们中的一些人担心它不会工作。我们错了。我们的精确度量比我们乐观措施更好。“

刊物：

“Quasar-Lyman森α林与BOSS DR11的跨相关：Baryon声学振荡，“提交给宇宙学和星际物理学”的Baryon声学振荡在Boss Drog11α Quasars的Ly林，“提交给天文学和天体物理学

PDF研究副本：

来自αBOSS DR11的Quasar-Lyman森林互相关：Baryon声学振荡班芳音振荡在Bossα Dr11 Quasars的Ly森林中

图片：Zosia Rostomian，Lawrence Berkeley国家实验室，Andreu Font-Ribera，Boss Lyman-Alpha Team，Berkeley Lab; Paul Hooper在精神设计，与垫子Pieri和Gongbo Zhao，ICG