Tin tức Vũ trụ TV

Các nhà khoa học đo lường chính xác tổng lượng vật chất trong vũ trụ

Ngày:
Th10 24, 2020
Tóm lược:

Mục tiêu hàng đầu trong vũ trụ học là đo lường chính xác tổng lượng vật chất trong vũ trụ, một bài tập khó khăn đối với ngay cả những người thông thạo toán học nhất. Các nhà khoa học hiện đã làm được điều đó.

Share:
CÂU CHUYỆN ĐẦY ĐỦ

Mục tiêu hàng đầu trong vũ trụ học là đo lường chính xác tổng lượng vật chất trong vũ trụ, một bài tập khó khăn đối với ngay cả những người thông thạo toán học nhất. Một nhóm do các nhà khoa học tại Đại học California, Riverside dẫn đầu, hiện đã làm được điều đó.

Báo cáo trên Tạp chí Vật lý thiên văn (Astrophysical Journal), nhóm nghiên cứu xác định rằng vật chất chiếm 31% tổng lượng vật chất và năng lượng trong vũ trụ, phần còn lại bao gồm năng lượng tối.

Nhóm nghiên cứu xác định rằng vật chất chiếm khoảng 31% tổng lượng vật chất và năng lượng trong vũ trụ. Các nhà vũ trụ học tin rằng khoảng 20% ​​tổng số vật chất được tạo ra từ vật chất thông thường - hoặc vật chất “baryonic” - bao gồm các ngôi sao, thiên hà, nguyên tử và sự sống, trong khi khoảng 80% được tạo ra từ vật chất tối, bản chất bí ẩn vẫn chưa được biết đến nhưng có thể bao gồm một số hạt hạ nguyên tử chưa được phát hiện. (UCR / Mohamed Abdullah)
Nhóm nghiên cứu xác định rằng vật chất chiếm khoảng 31% tổng lượng vật chất và năng lượng trong vũ trụ. Các nhà vũ trụ học tin rằng khoảng 20% ​​tổng số vật chất được tạo ra từ vật chất thông thường – hoặc vật chất “baryonic” – bao gồm các ngôi sao, thiên hà, nguyên tử và sự sống, trong khi khoảng 80% được tạo ra từ vật chất tối, bản chất bí ẩn vẫn chưa được biết đến nhưng có thể bao gồm một số hạt hạ nguyên tử chưa được phát hiện.
(UCR / Mohamed Abdullah)

Tác giả đầu tiên Mohamed Abdullah cho biết: “Đặt lượng vật chất đó trong bối cảnh, nếu tất cả vật chất trong vũ trụ được trải đều trong không gian, nó sẽ tương ứng với mật độ khối lượng trung bình chỉ bằng khoảng sáu nguyên tử hydro trên một mét khối”, một sinh viên tốt nghiệp tại Khoa Vật lý và Thiên văn học UCR chia sẻ thêm. “Tuy nhiên, vì chúng ta biết 80% vật chất thực sự là vật chất tối, nên trên thực tế, phần lớn vật chất này không bao gồm các nguyên tử hydro mà là một loại vật chất mà các nhà vũ trụ học vẫn chưa hiểu được.”

Abdullah giải thích rằng một kỹ thuật đã được chứng minh tốt để xác định tổng lượng vật chất trong vũ trụ là so sánh số lượng và khối lượng quan sát được của các cụm thiên hà trên một đơn vị thể tích với các dự đoán từ mô phỏng số. Bởi vì các cụm thiên hà ngày nay đã hình thành từ vật chất đã sụp đổ trong hàng tỷ năm dưới lực hấp dẫn của chính nó, nên số lượng các cụm được quan sát ở thời điểm hiện tại rất nhạy cảm với các điều kiện vũ trụ và đặc biệt là tổng lượng vật chất.

Abdullah nói: “Phần trăm vật chất cao hơn sẽ tạo ra nhiều cụm hơn. “Thử thách của ‘Goldilocks’ đối với nhóm của chúng tôi là đo số lượng các cụm và sau đó xác định câu trả lời nào là ‘vừa phải.” Nhưng rất khó để đo chính xác khối lượng của bất kỳ cụm thiên hà nào vì phần lớn vật chất là bóng tối nên chúng ta không thể nhìn thấy nó bằng kính thiên văn ”.

Để khắc phục khó khăn này, nhóm các nhà thiên văn học do UCR đứng đầu đã phát triển “GalWeight”, một công cụ vũ trụ học để đo khối lượng của một cụm thiên hà bằng cách sử dụng quỹ đạo của các thiên hà thành viên của nó. Sau đó, các nhà nghiên cứu áp dụng công cụ của họ cho các quan sát từ Khảo sát Bầu trời Kỹ thuật số Sloan (SDSS) để tạo ra “GalWCat19”, một danh mục công khai về các cụm thiên hà. Cuối cùng, họ so sánh số lượng các cụm trong danh mục mới của họ với các mô phỏng để xác định tổng lượng vật chất trong vũ trụ.

“Chúng tôi đã thành công trong việc tạo ra một trong những phép đo chính xác nhất từng được thực hiện bằng kỹ thuật cụm thiên hà”, đồng tác giả Gillian Wilson, giáo sư vật lý và thiên văn học tại UCR, nơi có phòng thí nghiệm Abdullah làm việc cho biết. “Hơn nữa, đây là lần đầu tiên sử dụng kỹ thuật quỹ đạo thiên hà đã thu được giá trị phù hợp với giá trị thu được của các nhóm đã sử dụng kỹ thuật phi hạt nhân như dị hướng nền vi sóng vũ trụ, dao động âm baryon, siêu tân tinh loại Ia, hoặc thấu kính hấp dẫn.”

Đồng tác giả thứ ba Anatoly Klypin, một chuyên gia về mô phỏng số và vũ trụ học, cho biết: “Một lợi thế to lớn khi sử dụng kỹ thuật quỹ đạo thiên hà GalWeight của chúng tôi là nhóm của chúng tôi có thể xác định khối lượng cho từng cụm riêng lẻ thay vì dựa vào các phương pháp thống kê gián tiếp hơn.”

Bằng cách kết hợp phép đo của họ với phép đo của các nhóm khác sử dụng các kỹ thuật khác nhau, nhóm do UCR dẫn đầu đã có thể xác định giá trị kết hợp tốt nhất, kết luận rằng vật chất chiếm 31,5 ± 1,3% tổng lượng vật chất và năng lượng trong vũ trụ.

Giống như Goldilocks, nhóm nghiên cứu đã so sánh số lượng cụm thiên hà mà họ đo được với các dự đoán từ các mô phỏng số để xác định câu trả lời nào là “vừa phải”. (UCR / Mohamed Abdullah)
Giống như Goldilocks, nhóm nghiên cứu đã so sánh số lượng cụm thiên hà mà họ đo được với các dự đoán từ các mô phỏng số để xác định câu trả lời nào là “vừa phải”.
(UCR / Mohamed Abdullah)

Nguồn truyện:

Tài liệu do Đại học California – Riverside cung cấp . Bản gốc do Iqbal Pittalwala viết. Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa về kiểu dáng và độ dài.


Tham khảo Tạp chí :

  1. Mohamed H. Abdullah, Anatoly Klypin, Gillian Wilson. Các ràng buộc vũ trụ đối với Ω m và σ 8 từ Cluster Abundances Sử dụng Danh mục SDSS quang phổ GalWCat19 . Tạp chí Vật lý thiên văn , 2020; 901 (2): 90 DOI: 10.3847 / 1538-4357 / aba619

Bài viết liên quan

Bài viết mới