研究人员试图称重宇宙 - 找到宇宙的标准模型可能是错误的

波鸿物理学家的新结果挑战了宇宙学的标准模型。

“自从历时的人们一直在看天空并试图了解恒星，行星，星系和其他物体的重量，”Heisenberg教授和Rub研究组观测宇宙学教授和负责人。他和他的团队正在调查这个问题。更确切地说，该组不仅对宇宙中存在多少质量，而且还在其结构中，即，质量在空间中均匀分布，还是在块中发生。

为了在天空中称重物体，宇宙学家使用所谓的重力镜头效应。当由星系发出的光线在其到地球的路上通过大量物体时，它们被这些物体的重力偏转。物体越重，光束的偏转越大。因此，其光被引力透镜效果偏转的星系从地球出现在不同的地方的地球上。如果研究人员可以衡量偏转，他们可以推断其体重。但为了这样做，他们必须克服相当困难的障碍。

确定质量困难

“我们只在其移位的位置看到银河，但我们不知道它实际上在哪里，”随着亨德里克希尔德特突然概述了其中一个问题。此外，研究人员需要知道发光星系之间的距离，偏转质量和观察者以便计算质量。“但随着我们只看到天空的二维形象，难以估计远距离视线的远距离，”阐述物理学家。

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。

尽管如此，研究人员仍然开发了解决这些问题的工具。他们利用了大量物体不会像完美的镜头一样偏离光，而是产生扭曲。然后，星系的形象看起来好像是通过葡萄酒玻璃脚观看的。

研究人员可以计算这些扭曲;它们确定了与银河系的原始形状的偏差 - 当然，它们必须知道其原始形状以便这样做。

平均数百万个星系

通常，这不能用于inpidual对象。然而，研究人员知道星系应该平均看起来像什么。因此，它们平均过大量的星系并计算平均失真，也称为剪切。使用统计方法，研究团队决定了几百万年半星系的天空的扭曲。基于这些结果，物理学家然后可以重建光的偏转，从而重建偏转物体的质量 - 所以它们可以彼此了解物体的三维距离。

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。来自彼此接近的星系的光主要通过相同的物体，因此以类似的方式偏转。因此，由于这里夸大效果夸大效果，因
此倾向于以类似的方式扭曲，尽管这里夸大效果，但是倾向于以相似的方式扭曲，但是在这里夸大的方式扭曲。研究人员探究了这种趋势，以便推断出偏转物体的质量。

为了确定物体的距离，研究人员使用星系的颜色。众所周知，由于它到达地球时，来自更多遥远的星系的光线变为红色。因此，可以使用星系的颜色来确定其距离。宇宙学家在不同波长的星系上拍摄星系，例如一个在蓝色，一个在绿色，一个红色，在红外线范围内可能有几个。它们随后确定不同图像中的星系的各个亮度。这种方法已经建立了。“当您包括来自红外线范围的数据时，它特别好，”Hendrik Hildebrandt说，这是这种分析的专家，旨在为一个名为“公斤学位调查”的项目介绍了这一专业知识 - 这造成了很多在宇宙界的轰动。

基于在公斤学位调查中编制的数据，研究成分确定了宇宙中物质的密度和丛集趋势的组合值。“到目前为止，我们一直无法清楚地区分，是否有很多均匀分布在宇宙中的物质或非常笨拙的物质，”希尔德贝尔德。最后，分析不会产生单一值，而是可能落下物质密度和丛集倾向的可能范围。

测量物质密度的第二种方法

然而，科学家们不仅可以衡量这些参数，不仅具有引力镜头效应，作为Hendrik Hildebrandt的研究成分，而且还具有基于宇宙微波背景的另一种方法。这是指微波范围内的辐射，在大爆炸后不久发出，仍然可以在今天进行衡量。

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。

如今，物质密度和块状的价值可从使用引力透镜效应的几个研究联盟，以及使用宇宙微波背景的普朗克联盟的数据。但结果不匹配。相反，重力透镜测量似乎系统地从微波背景测量系统地偏离;最明显的偏差是普朗克联盟与公斤程度调查，其中Hendrik Hildebrandt是一个主要的贡献者。“这一结果可能有几个原因，”他指出了这一结果。“我们或其他研究联盟中的一个或之一在数据评估中取得了系统错误 - 或者宇宙的标准模型有问题。”

基于爱因斯坦的一般相对论的宇宙学的这一基本模型描述了宇宙的起源和演变。研究人员需要它来解释他们的数据。“我们还包括替代模型来解释，实际上发现了与微波背景测量的数据调和的人，”物理学家说。

宇宙学的标准模型可能是错误的

在替代模型中，爱因斯坦描述了引力的宇宙常数被所谓的黑能量取代 - 负责宇宙加速膨胀的力。“关于替代模式有趣的是，它随着时间的推移而变化的黑暗能量，”Hendrik Hildebrandttt。这可以解释数据集之间的差异。这是因为宇宙微波背景起源于大爆炸后不久的年轻宇宙;另一方面，引力透镜效果衡量了一个较旧的宇宙 - 在此时间跨度期间可能会发生变化。

“这是我研究生涯中的第一次，我达成了这么关键。” - Hendrik Hildebrandt

更广泛的分析正在进行中

根据希尔德贝特的说法，还尚未拒绝宇宙的标准模型。统计上，千维测量数据集将与普朗克数据重叠的大约一个百分点概率。因此，Hendrik Hildebrandt及其合作伙伴打算更精确地确定物质的密度和表现，目前正在评估更全面的数据集。“仍有待观察到，在此分析后，我们的数据将与普朗克联盟的数据更少兼容，或者是否可以和解，”他说。

无论哪种方式，这是基于波鸿的研究人员的关键时刻。“这是我的研究生涯中第一次达到了这么关键的观点，”他强调。“实验物理学家的最高尚的任务是带来理论。”现在，基于波鸿的团队急切地等待看到数据中差异的解释是一个非常平凡的，即测量错误。“但很有可能与我们的新数据引发革命，”希尔德贝尔特结束。该团队预计将在2020年晚期释放的结果。

有关这项研究，请阅读宇宙的重量 - 物理学家挑战宇宙学的标准模型。

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