宇宙的重量-物理学家挑战了宇宙学的标准模型

宇宙包含了不可思议的许多物体。宇宙学家正在尝试权衡所有因素。© ESO / T。Preibisc

波鸿物理学家的研究结果对宇宙学的标准模型提出了挑战。最近包含在分析中的红外数据可能起决定性作用。

以亨德里克·希尔德布兰特教授为首的波鸿宇宙学家对宇宙中物质的密度和结构有了新的认识。几年前，希尔德布兰特（Hildebrandt）已经参与了一个研究联盟，该联盟指出了不同群体之间数据的差异。物质密度和结构所确定的值因测量方法而异。一项包含更多红外数据的新分析使差异更加突出。他们可能表明这是宇宙学标准模型中的缺陷。

鲁汶大学（Ruhr-UniversitätBochum）的科学杂志鲁宾（Rubin）发表了关于亨德里克·希尔德布兰特（Hendrik Hildebrandt）研究的报告。该研究联盟的最新分析称为千度调查，于2020年1月发表在《天文学与天体物理学》杂志上。

宇宙学家亨德里克·希尔德布兰特（Hendrik Hildebrandt）正在寻找有关宇宙的基本问题的答案，例如宇宙中物质的密度有多大。

研究团队可以根据宇宙微波背景来计算物质的密度和结构，宇宙微波背景是在大爆炸之后不久发出的，如今仍然可以测量。这是普朗克研究协会使用的方法。

千度调查小组以及其他几个小组使用引力透镜效应确定了物质的密度和结构：当高质量物体偏转来自星系的光时，这些星系会以扭曲的形式出现在与它们不同的位置实际上是从地球上看的时候。基于这些变形，宇宙学家可以推断出偏转物体的质量，从而推断出宇宙的总质量。然而，为此，他们需要知道光源，偏转物体和观察者之间的距离。研究人员在红移的帮助下确定了这些距离，这意味着遥远星系的光到达地球后就转移到了红色范围内。

为了利用引力透镜效应确定宇宙中物质的密度，宇宙学家研究了遥远的星系，这些星系通常以椭圆形出现。这些椭圆形是随机排列在天空中
的，在到达地球的途中，来自银河系的光会通过高质量的物体，例如包含大量看不见的暗物质的星系团。结果是光线发生了偏转，从地球上看时银河系似乎发生了扭曲。
由于光线传播的距离很长，因此被高质量物体反复偏转。来自彼此靠近的星系的光通常会通过相同的物体，因此会以相似的方式偏转。因此，相
邻的星系倾向于以相似的方式扭曲并指向相同的方向，尽管这种作用在此处被夸大了。研究人员探究了这种趋势，以便推断出偏转物体的质量。

因此，为了确定距离，宇宙学家拍摄了不同波长的星系图像，例如一个在蓝色范围内，一个在绿色范围内，一个在红色范围内；然后他们确定了单个图像中星系的亮度。亨德里克·希尔德布兰特（Hendrik Hildebrandt）和他的团队还提供了红外范围内的几幅图像，以便更精确地确定距离。

先前的分析已经表明，普朗克财团的微波背景数据系统地偏离了引力透镜效应数据。根据数据集，偏差或多或少是明显的。在千度调查中最明显。“我们的数据集是唯一基于引力透镜效应并用其他红外数据进行校准的数据集，”海森堡教授和波鸿RUB研究小组观测宇宙学负责人Hendrik Hildebrandt说。“这可能是与普朗克数据更大偏差的原因。”

为了验证这种差异，该小组使用类似的校准方法评估了另一个研究财团“暗能量调查”的数据集。结果，这些值与普朗克值的偏差甚至更大。

宇宙中的高质量物体并不是完美的镜头。当它们使光偏转时，它们会产生变形。生成的图像看起来就像从酒杯的脚下看一样。

目前，科学家们正在争论数据集之间的差异是否实际上表明宇宙学标准模型是错误的。千度调查团队已经在对更全面的数据集进行新的分析，以提供进一步的见解。预计将在2020年春季提供有关物质密度和结构的更精确数据。

参考：“ KiDS + VIKING-450：H. Hildebrandt，F。Köhlinger，JL van den Busch，B。Joachimi，C。Heymans，A。Kannawadi，AH Wright，M。Asgari，C。Blake，H。Hoekstra， S. Joudaki，K。Kuijken，L。Miller，CB Morrison，T.Tröster，A.Amon，M.Archidiacono，S.Brienden，A.Choi，JTA de Jong，T.Erben，B.Giblin，A.Mead JA Peacock，M.Radovich，P.Schneider，C.Sifón和M.Tewes，2020年1月13日，天文学与天体物理学。
10.1051/0004-6361/201834878