天体物理学家进行了一项强有力的新分析,对宇宙的组成和演化设置了迄今为止最精确的限制。通过这种被称为 Pantheon+ 的分析,宇宙学家发现自己处于十字路口。
万神殿+令人信服地发现,宇宙由大约三分之二的暗能量和三分之一的物质组成——主要以暗物质的形式——并且在过去数十亿年中以加速的速度膨胀。然而,Pantheon+ 也巩固了关于尚未解决的扩张速度的重大分歧。
通过将流行的现代宇宙学理论(称为宇宙学标准模型)置于更坚实的证据和统计基础上,Pantheon+ 进一步关闭了解释暗能量和暗物质的替代框架的大门。两者都是宇宙学标准模型的基石,但还没有被直接探测到,并且是该模型最大的谜团之一。继万神殿+的结果之后,研究人员现在可以进行更精确的观测测试,并为表面上的宇宙磨练解释。
“有了这些 Pantheon+ 的结果,我们能够对迄今为止的宇宙动力学和历史施加最精确的约束,” 天体物理学中心的爱因斯坦研究员 Dillon Brout说| 哈佛和史密森尼。“我们对数据进行了梳理,现在可以比以往任何时候都更有信心地说宇宙是如何在万古中进化的,并且目前关于暗能量和暗物质的最佳理论是强有力的。”
Pantheon+ 基于同类中最大的数据集,包括 1,500 多个称为 Ia 型超新星的恒星爆炸。这些明亮的爆炸发生在白矮星——像我们太阳这样的恒星的残余物——积累过多的质量并经历失控的热核反应时。由于 Ia 型超新星的亮度超过了整个星系,因此可以在超过 100 亿光年的距离或大约四分之三的宇宙总年龄中看到恒星爆炸。鉴于超新星以几乎均匀的内在亮度闪耀,科学家们可以利用爆炸的表观亮度(随着距离的增加而减弱)以及红移测量值作为时间和空间的标记。反过来,这些信息揭示了宇宙在不同时期膨胀的速度,
1998 年宇宙加速增长的突破性发现要归功于以这种方式对 Ia 型超新星进行的研究。科学家们将这种膨胀归因于一种看不见的能量,因此被称为暗能量,是宇宙本身结构所固有的。随后数十年的工作继续编译越来越大的数据集,揭示了更广泛的空间和时间范围内的超新星,而 Pantheon+ 现在已将它们整合到迄今为止统计上最稳健的分析中。
2011 年诺贝尔物理学奖获得者之一亚当·里斯 (Adam Riess) 表示:“在许多方面,最新的 Pantheon+ 分析是全球观察家和理论家在破译宇宙本质方面二十多年辛勤努力的结晶。”发现宇宙加速膨胀的物理学,约翰霍普金斯大学 (JHU) 和马里兰州巴尔的摩太空望远镜科学研究所的布隆伯格特聘教授。里斯也是哈佛大学的校友,拥有天体物理学博士学位。
布劳特自己在宇宙学方面的职业生涯可以追溯到他在 JHU 的本科岁月,在那里他接受了里斯的教导和建议。在那里,Brout 与当时的博士生和 Riess 顾问 Dan Scolnic 合作,后者现在是杜克大学的物理学助理教授,也是新系列论文的另一位合著者。
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