- 这是已知的19个星系,其中Ia型超新星和单个造父变星都被观测和测量过。这是一个非常小的数字,从统计学上来说,可以得出关于整个宇宙的结论。
在科学上,测量相同性质的不同方法应该产生相同的结果。
- 膨胀的宇宙,充满了星系和我们今天所观察到的复杂结构,是由一个更小、更热、更密集、更均匀的状态产生的。成千上万的科学家花了几百年才完成这张照片,然而缺乏共识的膨胀率实际上是告诉我们,要么是极其错误的,或有一个新的科学革命就在地平线上。
但是当涉及到膨胀的宇宙时,两组人得到的结果总是不同
- 一系列不同的小组试图测量宇宙的膨胀率,以及他们用颜色编码的结果。注意,在早期(前两个)和晚期(其他)结果之间存在很大的差异,每个晚期选项的错误栏都要大得多。
来自早期宇宙的信号产生67 km/s/Mpc的膨胀率,而晚期信号产生的值更大。
- 宇宙微波背景辐射的最佳地图以及暗能量和哈勃参数的最佳约束条件。我们得到的宇宙是68%的暗能量,27%的暗物质,只有5%的正常物质,最合适的膨胀速度是67千米/秒/Mpc。
然而,每一个单独的测量都受到所使用方法固有的误差和不确定性的影响。
- 标准烛光(L)和标准尺子(R)是过去天文学家用来测量不同时间/距离的空间膨胀的两种不同的技术。根据光度或角度大小等物理量随距离的变化,我们可以推断出宇宙膨胀的历史。采用烛光法是距离阶梯的一部分,值为73公里/秒/Mpc。使用直尺是早期信号方法的一部分,值为67公里/秒/英里。
在所有的晚期信号中,不确定度最小的是基于宇宙距离阶梯的。
宇宙距离阶梯的构建包括从我们的太阳系到恒星,到附近的星系,再到遥远的星系。每一个“步骤”都有其自身的不确定性,尤其是造父变星和超新星的步骤;如果我们生活在低密度或高密度的地区,它也会偏向于更高或更低的值。变星RS Puppis的光反射穿过星际云。变星有很多种;其中之一,造父变星,既可以在我们自己的星系中测量,也可以在5000万到6000万光年之外的星系中测量。这使我们能够推断出从我们自己的星系到宇宙中更远的星系的距离。其他种类的单个恒星,如AGB顶端的恒星或RR Lyrae变量,可以用来代替造父变星。最近的红色巨分支的结果表明,较晚的时间值为69.8 km/s/Mpc。
但是要把这些不同的测量结果联系起来,就需要同时发现造父变星和超新星。
- 如图所示,螺旋星系UGC 9391是已知的仅有的19个重要星系之一,这些星系中既有最近观测到的Ia型超新星(蓝十字),也有独立的、可分解的造父变星。即使在仅仅19个星系的样本中存在一个小的不确定性,也可能使这些结果偏向人为地更高的数值。
尽管进行了大量的调查和数十年的仔细观察,但只有19个已知的星系同时拥有这两个星系。
- NGC 3972,如图所示,是19个已知星系中的另一个,这些星系足够近,在过去的几十年里,它们内部有独立的造父变星(黄色圆圈),但也有一颗观测到的超新星(用钻石标记)在其中爆炸。像这样的星系对于建立一个成功的宇宙距离阶梯是至关重要的,但也有可能提供一个有偏差的样本。
这个小样本可能存在固有的偏见,这是该领域天文学家的一个合理担忧。
- 美丽的棒状螺旋星系NGC 1015,如图所示,由哈勃太空望远镜在2013年拍摄,也包含了许多造父变星以及一颗观测到的Ia型超新星。这一信息被用来校准遥远的Ia型超新星的光度,而这类超新星无法与造父变星一起测量,但是,即使是在大约百分之几的水平上有一个很小的偏差,也可能可以解释这一宇宙争议的全部。
产生Ia型超新星的机制有两种,造父变星丰富的区域可能同时包含这两种机制:另一种潜在的偏见。
- 制作Ia型超新星的两种不同方法:吸积情景(L)和合并情景(R)。如果没有二元伴侣,我们的太阳永远不会通过吸积物质进入超新星,但我们可能会与星系中的另一颗白矮星合并,这可能会导致我们在Ia型超新星爆炸中重新焕发活力。
在收敛值~ 71 km / s / Mpc,现代哈勃膨胀率值经历了一个巨大的数量变化,假设在距离指标的属性代表真实的,物理问题的解决导致更好地理解宇宙天体物理学管理。
- 在收敛值~ 71 km / s / Mpc,现代哈勃膨胀率值经历了一个巨大的数量变化,假设在距离指标的属性代表真实的,物理问题的解决导致更好地理解宇宙天体物理学管理。
通过更多的例子和改进的数据,宇宙学家希望最终解决这个难题。
- 随着时间的推移,更多的邻近星系预计会经历Ia型超新星爆炸。由于测量附近星系中的造父变星比寻找附近Ia型超新星的难度要小,这将使我们能够显著提高造父变星的数量,减少我们的不确定性,并降低任何特定距离阶梯测量中出现偏差的概率。
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