克服全球X射线天文学危机:60年来没有收集到如此多的信息

超自然现象探索官 2024-02-27 08:05:50

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2019 年夏天,配备ART-XC 望远镜和德国 eROSITA 的 Spektr-RG 天文台由质子-M 火箭从拜科努尔航天发射场送入太空。后者的科学计划涉及八项天体调查,其中四项已经完成。其中第一个的目录已于本月发布。首席研究员 Andrea Merloni 表示,这一结果对于 X 射线天文学来说是“令人兴奋的”。

X射线视力

在 6 个月内,发现的源头比 XMM-Newton 和 Chandra 大型旗舰任务在近 25 年的运行中发现的源头还要多。此外,eROSITA 能够收集到的数据比 X 射线天文学 60 年来收集的数据还要多。现在,科学家们有望了解为什么标准宇宙学模型的预测与大爆炸后出现的宇宙微波背景(CMB)的观测结果不相符。

最初,eROSITA 的主要科学目标是研究正在加速宇宙膨胀的暗物质。星系团被用来观察这个过程。eROSITA 以均匀的空间分辨率和非常高的灵敏度扫描天空。这就像用无限视野的望远镜观察星团一样。

毫不奇怪,该工具及其数据超出了其预期目的。他发现了 1000 多个星系超星系团,发现了两个准周期性喷发的黑洞,并确定了恒星发射的 X 射线如何影响其行星上大气和水的保留。然而,宇宙的关键研究之一是“S8电压”——一个与哈勃电压相关的问题。

宇宙的透明度

为了量化物质在大片空间中的振荡方式,科学家使用了 S8 参数。一些专家普遍认为,如果不创建一个全新的物理模型,这种张力就无法解释。然而,eROSITA 收集的数据让科学界感到乐观,因为解决这个问题不需要从根本上重塑整个宇宙学。

X射线望远镜高精度地测量了星系团的演化。令人惊奇的是,这些测量的参数与宇宙微波背景辐射的观测结果一致。这证明从大爆炸的第一秒起,相同的宇宙模型仍然有效。

根据ΛCDM(冷暗物质模型,宇宙学的标准模型),大爆炸之后,宇宙只是一团电子、质子和光子,致密而炽热。然而,它根本不透明,因为光子被电子无休止地散射。四十万年过去了,宇宙已经膨胀和冷却到足以使电子和质子靠得更近并结合成第一个氢原子。

宇宙在再电离时代变得透明。这就是残余辐射的产生方式。也就是说,第一道光,最初完美地充满了所有时空。在它的帮助下,宇宙的演化得以追踪,因为恒星的出现要晚得多——在原子聚集在一起形成气体云之后。然后恒星聚集成星系,然后又聚集成星团。

即将开业

这些星团的观测数据表明,暗物质和可见物质占据了普遍能量密度的29%(这与SMB的观测结果一致)。而在S8参数的帮助下,终于可以测量这种物质的异质性了。如果早期与 SMV 相关的实验显示 S8 的值被高估,那么现在它符合预测的理论。

“我们可能正处于新发现的边缘。如果得到证实,eROSITA 将为超越广义相对论的新理论铺平道路。”天文学家 Emmanuel Artis 说道。

eROSITA 还帮助追踪了难以捉摸的事情,即它收集了以前无法记录的粒子数据。我们谈论的是质量和电荷可以忽略不计的中微子。事实证明,每秒有 100 万亿个中微子穿过我们的身体。科学家称它们为“热”,因为由于它们很轻,它们几乎以光速飞行并升温。因此,它们有助于物质的平稳分布。当我们研究星系团的演化时,甚至可以测量这一点。

通过将宇宙微波背景辐射的观测数据与星系团的测量数据相结合,澄清中微子质量成为可能。但这还不是全部。eROSITA 应该有助于确定最大结构的生长速度。早期分析表明,它们在后期的生长速度更加缓慢。而这仅仅证实了广义相对论。

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