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泷泽萝拉种子 独家专访天然杂志年度东说念主物温迪·弗里德曼:暗能量为何加快天地延伸仍是一个谜

发布日期:2024-12-26 07:01    点击次数:186

泷泽萝拉种子 独家专访天然杂志年度东说念主物温迪·弗里德曼:暗能量为何加快天地延伸仍是一个谜

封面新闻记者张馨心泷泽萝拉种子

近日,公共驰名科学期刊《天然》杂志公布2024年度鼓舞科学发展的十大东说念主物榜单。其中,好意思国国度科学院院士、芝加哥大学天文体家温迪·弗里德曼(WendyFreedman)凭借对天地延伸速率的相关冲突而入选。

上世纪二十年代,好意思国天文体家埃德温·哈勃的不雅测揭示了天地在无间延伸。然则,天地延伸速率究竟有多快,即哈勃常数的准确数值,一直是科学家们争论的焦点。

本年,弗里德曼在这一要津问题上赢得紧迫阐扬。她立异性地将詹姆斯·韦布空间千里镜的数据与改进后的圭臬烛光相麇集,得出了与早期天地展望相符的恶果。这一发现极大真切了对天地演化的领会。

天地延伸速率为若何此要津?奥秘的“圭臬烛光”究竟是什么?天地延伸与暗能量有若何的关联?近日,封面新闻记者独家专访温迪·弗里德曼。

咱们依然有好多困惑

但肯定离真相越来越近了

封面新闻:为什么相关天地延伸速率对调和天地演化如斯紧迫?

弗里德曼:二十世纪二十年代,天文体家埃德温·哈勃等东说念主发现,天地正在延伸——因为大无数星系离星河系越来越远,且距离星河系越远的星系,后退的速率也越快。星系阔别星河系的速率和星系与星河系的距离之间的比率大致恒定,这一比率被称为哈勃常数。哈勃常数是神色天地演化历程的紧迫参数,它的倒数与天地年岁顺利关联,哈勃常数越大,天地年岁就越小。

数十年前,当我刚进入这一限制时,学术界正在浓烈研究天地的年岁到底是100亿年照旧200亿年。为了弄清这个问题,在二十世纪九十年代,我开辟了一项期骗哈勃空间千里镜进行不雅测的相关。

哈勃空间千里镜比较大地千里镜,具有纷乱上风,能提供更精确的不雅测数据。最终,咱们顺利完成了这一任务,使哈勃常数的曲折界限不跨越10%,改动了之前近两倍的曲折。

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封面新闻:您在哈勃常数的测量上作出了哪些孝敬?

弗里德曼:比年来,哈勃常数的测量一直存在争议,两种主要方法产生了不同恶果,第一种基于对天地微波配景放射(大爆炸余辉)的不雅测,这给出了一个较低的哈勃常数值,简陋为67km/s/Mpc,另一种基于不雅测远方星系零落速率,并使用造父变星和超新星测量距离的方法给出了更高的值,简陋在72-74km/s/Mpc。

我一纵贯过改进方法和器具试图不断这场争议。除了“造父变星”外,还尝试使用其他类型的“圭臬烛光”(standardcandle),如红巨星,来交叉考研测量恶果的职责。

此外,我还使用詹姆斯·韦布空间千里镜使不雅测数据变得更精确。它不仅能探伤光学放射,还能探伤红外放射。红外波段的放射有助于最小化尘埃的影响,这对于不雅测边远天体尤为紧迫。此外,它的尺寸更大,其高辨别率使咱们能愈加赫然地不雅测这些恒星,从而索求出恒星的光谱信息,同期幸免隔邻其他恒星的扰乱。

通过不雅测器具和测量方法的逐步优化,咱们将这些替代圭臬烛光与超新星数据麇集起来,发现哈勃常数更接近天地微波配景放射方法给出的较低值,约为67km/s/Mpc。

封面新闻:争议住手了吗?

弗里德曼:这不虞味着这个争议得到了压根不断。咱们依然有好多困惑:比如咱们对天地学演化的调和是否存在盲点?测量方法是否实足科学?行运的是,咱们正处在一个能从多个角度进行考研的阶段,跟着数据越来越精确,最终某些表面会被考证,而另一些则会被推翻,但我肯定咱们离真相越来越近了。

在不同距离的星系中不雅测红巨星

测量它们的亮度推算星系距离

封面新闻:您提到您尝试使用其他类型的圭臬烛光来进行交叉考证,能否先容什么是圭臬烛光?

弗里德曼:圭臬烛光是天文体中的一个术语,指的是仍是知说念光度的天体。其中最常用的圭臬烛光之一是造父变星。

造父变星的脾气其亮度随本领呈现周期性变化。简陋一百年前,天文体家亨丽埃塔·莱维特发现,光变周期越长的造父变星,其亮度就越大。

当咱们提到圭臬烛光时,指的是简略用来测量距离的恒星。假定咱们在不同距离的星系中不雅测到某个造父变星,如若不雅测到它的亮度,何况知说念它在星河系中的完全亮度,通过比较它的不雅测亮度和已知的完全亮度,就不错使用距离日常反比定律来推断打算星系的距离。

理念念情况下,咱们但愿能找到一种圭臬烛光,这种天体的亮度不需要通过周期等其他方法来“圭臬化”。咱们的相关小组正在发展一种新的圭臬烛光——红巨星。

红巨星比造父变星更常见,这些恒星在近红外波段有恒定的光度。咱们不错在不同距离的星系中不雅测这些红巨星,并通过测量它们的亮度来推算星系的距离。

我一直秉捏一个原则

作念任何职责齐要使用多种方法

封面新闻:测量哈勃常数一直被视为充满挑战的职责,您能谈谈职责中濒临的艰苦吗?

弗里德曼:测量距离咱们数千万以致上亿光年的恒星尽头具有挑战性。

比如,当恒星圆寂时,会将尘埃颗粒开释到星际介质中。当咱们试图不雅测这些恒星时,尘埃会扰乱不雅测,使得一些用来测量距离的恒星显得更阴森,咱们会误以为它距离咱们更远。除了尘埃,还有许多相似问题,咱们统称为系统性曲折。即使屡次进行测量,如若不校正这些系统性要素,恶果依然会受到影响。

另一个挑战是,每次使用新的仪器齐需要进行校准。这意味着咱们必须了解探伤器的性能,这可能需要很长本领。而且,跟着星系距离增大,不雅测辨别率会逐步缩短。由于探伤器的像素大小是固定的,当不雅测到更远的星系时,它们的尺寸变小,恒星之间的相互扰乱会变得愈加严重。

除此除外,还有许多东说念主为要素。在数据分析历程中,相当是难以幸免的。

因此,我一直秉捏一个原则——作念任何职责时齐要使用多种方法,这么不错幸免某些不留心发生的相当,确保恶果的准确性。

暗能量为何会加快天地延伸

仍然是一项未解之谜

封面新闻:暗能量仍然被视为天地学中最大的谜团之一,它与天地延伸也有密切的相关。您对它有什么见地?

弗里德曼:近几十年相关者才坚定到,天地不单是由咱们简略不雅测到的物资构成,还包括一些咱们肉眼看不见、电磁探伤器也探伤不到的暗物资和暗能量。

据推断,咱们能看见的所有物资(包括地球、恒星、行星等)仅占天地的5%操纵,暗物资约占25%,暗能量约占70%。其中,暗物资具有质地,而暗能量莫得质地,对天地产生斥力效应,并加快天地的延伸。

暗能量的存在,与爱因斯坦的广义相对论密切关联,但暗能量来自那里?为什么会加快天地的延伸,仍然是天地学的一项未解之谜。

天文体的魔力在于

不把任何事物视为理所天然

封面新闻:是什么激励了您对天地的兴味?你以为天文体在哪些方面诱骗您?

弗里德曼:我对天地感兴味,很猛进度是受到父亲的影响。我的父亲对天文体有着浓厚兴味,他在我很小的本领就陪我一说念看夜空,并教给我关联学问。但那时的我并莫得坚定到,有一天会走上天文体的说念路。

对我来说,天文体的魔力在于它从不把任何事物视为理所天然,咱们需要斗胆提议假定,再去无间考证。如若一个假定被说明不建造,咱们便不再琢磨它。这种基于凭据和感性推理的职责花式尽头诱骗我,我不仅可爱这一限制,还可爱这种每天接收挑战、无间学习的嗅觉。

天文体限制充满可能性

越来越多的女性进入这一限制

封面新闻:您被《天然》杂志评为2024年度十大东说念主物之一。对此有何感受?

弗里德曼:得知这一音尘,嗅觉尽头不测。咱们的团队一直在用功不断对于天地延伸速率的不合,跟着詹姆斯·韦布空间千里镜的插足使用,咱们正在逐步揭示天地的执行。天然咱们还莫得完全弄明白,但简略以这种花式得到招供,照旧让东说念主感到尽头应承。

封面新闻:天文被视为男性主导的限制,您对有兴味进入天文限制的女性有何建议?

弗里德曼:尽管天文仍然是一个男性主导的限制,但据我不雅察,越来越多的女性进入了这一限制。

如若对天文体、天体物理学以及科学充满兴味,现时恰是进入这个限制的好契机。

天文体限制充满可能性,同期挑战性也尽头大泷泽萝拉种子,但这种挑战在其他任何限制齐可能发生。如若你的兴味在此,我饱读舞你绝不徜徉地追求它。



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