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“俄罗斯娃娃”星系团揭露有关暗能量的讯息

2016-5-4 环球解密

X-ray: NASA/CXC/Univ. of Alabama/A. Morandi et al; Optical: SDSS, NASA/STScI

这四个星系团是一项超过300个星系团大勘测的一部分,这项团大勘测是用来调查暗能量的。如同我们在最近的新闻发表中所描述,神秘的能量目前正在驱使宇宙加速膨胀。在这些合成图片中,从NASA钱卓拉X天文台(Chandra X-ray Observatory)的X射线(紫色),已经和从哈伯太空望远镜(Hubble Space Telescope)以及斯隆数位巡天(Sloan Digital Sky Survey)的可见光(红色、绿色和蓝色)相结合。

研究人员使用一项新技术,利用观察星系团的外围地带,星系团是宇宙最大的结构,被重力连结在一起,来显示他们在X射线的辐射轮廓和大小的相似度。也就是说,较大的巨星系团(massive cluster)只不过是较小的巨星系团的放大版,类似于俄罗斯娃娃按大小顺序套叠在一起。

宇宙中物质的数量,是被称为暗物质的看不见物质所操控。然而暗能量的特性(天文学家称为宇宙常数[cosmological parameter]),影响了宇宙的膨胀速率,以及因此与物体的距离如何随着时间而改变。如果使用的宇宙常数是不正确的,而且星系团被推论出正在比现有值还快的速度离去,根据这个俄罗斯娃娃的特性,星系团将会变大和变模糊。如果星系团被认定出正在比现有值还慢的速度离去,根据理论,星系团会变得较小和较明亮。

这些最近的研究结果证实了早先的研究,暗能量的数量在几十亿年间没有改变。它们也支持宇宙常数是暗能量最佳解释的想法。

在这样大实例的星系团绵亘于距离地球7亿6千万光年到87亿光年间,提供给天文学家关于暗能量导致一度减速的宇宙膨胀到加速的年代的资讯。

在星系团外部地区的X射线辐射是模糊的,因为气体在那里是四处漫射的。为了在这项研究中处理这个问题,从不同星系团来的X射线被加在一起。靠近星系团中心的地区被排除在分析之外,因为不同星系团之间的特性有很大的不同,这些大不相同是由超质量黑洞爆发、气体的冷却、以及恒星的形成造成。

Andrea Morandi和Ming Sun (阿拉巴马州州立大学亨茨维尔分校University of Alabama at Huntsville)的一份论文描述这些研究结果,发表在2016年4月11日发行的英国皇家天文学会月报期刊(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society journal),并且可以在线上浏览。NASA在阿拉巴马州亨茨维尔城市的马歇尔太空飞行中心(Marshall Space Flight Center)为NASA在华盛顿州的科学任务部(Science Mission Directorate)管理钱卓拉计划。在麻萨诸塞州剑桥市的史密松天文物理天文台(Smithsonian Astrophysical Observatory)控制钱卓拉的科学与飞行操作。

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