重力透镜星系测量「哈伯常数」，宇宙膨胀比目前预期快！

admin

前中研院天文所助研究员苏游瑄团队，借重力透镜星系以独立方法测量「哈伯常数」，新发现支持：宇宙膨胀比目前预期快！
右图图说：位于影像正中央的HE0435-1223，是目前已取得5个最佳重力透镜类星体的其中一个。在前景星系周围产生了来自遥远类星体的4个影像，几乎呈现均匀分布。Image credit: ESA/Hubble, NASA, Suyu et al. , Auger (University of Cambridge)
国际天文团队以独立（注1）的方法，使用星系为透镜，用哈伯太空望远镜测量看看宇宙膨胀到底多快，结果和之前测量邻近宇宙膨胀速率一致。然而耐人寻味的是，这些结果却和测量早期宇宙膨胀速率的结果不一致。暗示我们对宇宙的了解，在关键核心上可能有根本问题。
哈伯常数，即宇宙膨胀率，是描述我们宇宙的几个基本量之一。中央研究院天文及天文物理研究所访问学者苏游瑄，前中研院天文所助研究员，目前任职于德国马克斯普朗克天文物理研究中心及德国慕尼黑科技大学，率领"H0LiCOW"（注2） 团队，以包括哈伯太空望远镜在内的天文台（注3）观察5个星系，目标是以独立方法测量哈伯常数。

移除点击此处添加图片说明文字

移除点击此处添加图片说明文字
本图将一共5个图像都剪组在一起，这五个是目前"透镜效果最好"的重力透镜类星体与其前景星系，也是"H0LiCOW”计画团队所研究之主题。这些天体，让该团队用独立测量方式取得了哈伯常数。而算出来的宇宙膨胀，比按现有宇宙模型算出来的预期值快。Credit: ESA/Hubble, NASA, Suyu et al.
新的测量方法完全独立于其他测量邻近宇宙哈伯常数之方法，结果却也与它们完全一致；其他测量方法为采用造父变星和超新星等为其基准(参考哈伯影片heic1611 )。
不过，苏游瑄团队的结果以及以造父变星/超新星测量的数值，两者却都不同于普朗克卫星计划的测量值，其中一项重要差异是：普朗克用观测宇宙微波背景辐射的方法，测量的是早期宇宙的哈伯常数。
用普朗克测量数值给出的哈伯常数，虽相符于我们目前对宇宙的认知，一些天文学者在邻近宇宙测量出来的数值，却和这目前获大家接受的宇宙理论模型歧异。对此，苏游瑄进一步说明，「宇宙膨胀率现在已经开始透过不同方式在精确地测量，这些歧异有可能带出新的物理，超乎我们现有宇宙知识。」
苏游瑄团队这项研究的主题是地球和遥远类星体之间的大质量星系。所谓类星体，也就是超级明亮的星系核；从远端类星体所发出的光，在途经大质量星系时受强重力透镜作用（注4）会在大质量星系四周遭到弯曲变形。这使得位在背景的类星体，会有好几个分身影像产生，有些会弥散拉长变形成弧状。
H0LiCOW团队以影片介绍「星系重力时间差独立测量哈伯常数」的方法。
因为星系重力造成的变形并不呈完美球对称，而且透镜星系和类星体也不总是刚好地对齐，从后方类星体产生出来的几个分身影像所走的光路长短，也略有不同，加上类星体的光度还会随着时间而起伏变化，所以，天文学家能看到这些影像于不同时间点"闪烁"的情形-- 闪烁间会延迟多久，则取决于光路径的长短。这样的时间延迟，和哈伯常数直接相关！
该研究计画的另一位共同主持人，瑞士EPFL的研究员Frédéric Courbin说明，「我们这种方法是最简单而直接的哈伯常数测量，因为只用到几何和广义相对论，不需要其他假设。 」
精确测量不同影像的闪烁时间差加上电脑模型，该团队取得了非常准确的哈伯常数，精准到误差度竟只有3.8%（注5）。EPFL 的Vivien Bonvin认为「精准测量哈伯常数，是当今宇宙学夺奖呼声最高的几个项目之一。」苏游瑄补充：「哈伯常数对现代天文学至关重要，因为它能协助我们去证实或反驳『宇宙是由暗能量、暗物质和普通物质组成』──这样的宇宙认知，到底是否正确，或者是我们还少了某些关键。」

• 注解：
  

• 此研究团队使用「重力透镜时间差」这种哈伯常数测量方法所得到的哈伯常数值具有其特殊重要地位，因为这种方法几乎独立于宇宙三种组成成分以外：普通物质、暗物质、暗能量。
  
• H0LiCOW全名是H0 Lenses in COSMOGRAIL's Wellspring，此计画部分研究成果系于苏游瑄任职中央研究院天文及天文物理研究所时期内完成。
  
• 该研究使用到的望远镜包括有：哈伯太空望远镜（NASA/ESA）、凯克望远镜、甚大望远镜(ESO)、Subaru 望远镜、Gemini 望远镜、台湾团队参与仪器研发的「加法夏望远镜」(Canada-France -Hawaii telescope)、 NASA 的史匹哲太空望远镜。研究还使用到Swiss 1.2-metre Leonhard Euler Telescope 和MPG/ESO 2.2-metre telescope 等望远镜所提供资料。
  
• 重力透镜效应，于大约1百年前，由爱因斯坦预测。宇宙中所有物质都会弯曲其周围的空间，质量较大者效果更加明显。在行经质量非常庞大的物体譬如星系的附近时，光会遵循扭曲的空间，让原来的行进路线出现程度清晰可辨的弯曲，这就叫做强重力透镜效应。
  
• H0LiCOW 团队得到的哈伯常数值是71.9±2.7公里/秒/百万秒差距，即「每增加百万秒差距的距离，膨胀秒速增加71.9公里误差2.7公里」。另一科学团队于2016年以哈伯太空望远镜测得之值是73.24±1.74秒/公里/百万秒差距。欧洲太空总署普朗克卫星于2015年测量的哈伯常数是66.93±0.62秒/公里/百万秒差距，仍是目前最精确的哈伯常数值。
  

• 补充资料
  

• 哈伯太空望远镜是欧洲太空总署和美国航太总署的国际合作。
  
• 与此研究相关系列论文将由《英国皇家天文学会月报》出版，各篇名资料如下：
  

• “H0LiCOW一H0镜头在COSMOGRAIL的源泉：计划概述”，由宿豫等。
  
• “H0LiCOW II。光谱测量和强引力透镜系统的星系组识别HE 0435-1223”，由Sluse等。
  
• “H0LiCOW III。质量量化沿视线的作用于重力透镜HE 0435-1223通过加权星系计数”，由鲁苏等。
  
• “HE 0435-1223和宇宙学的时间延迟距离的盲测量H0LiCOW IV。镜片质量模型”，由Wong等人。
  
• “HE 0435-1223的H0LiCOW V.新COSMOGRAIL时间延迟：在一个平面ΛCDM模型从强H0透镜至3.8％的精度”，通过邦万等。
  

H0LiCOW是一国际团队，全体成员名单：SH宿豫（马克斯·普兰克天体物理研究所，德国，天文学和天体物理学，台湾中央研究院研究所，慕尼黑工业大学，德国），V·邦文（天体物理学实验室，洛桑联邦理工学院，瑞士），F·考宾（天体物理学实验室，洛桑联邦理工学院，瑞士），克德·法斯纳特（美国加州大学戴维斯分校，美国），切·拉什（美国加州大学戴维斯分校，美国），D Sluse（STAR研究所，比利时），T 。特雷乌（加州洛杉矶大学，美国），克·黄（日本，日本国立天文台，天文中科院研究所和天体物理学，台湾）米·奥格（剑桥大学，英国），十丁（大学北京师范大学，中国），S希尔伯特（Exzellenzcluster宇宙，德国;路德维希 - 马克西米利安大学，德国慕尼黑），普杰·马歇尔（美国斯坦福大学），N·鲁博（加州大学洛杉矶分校，美国加州大学戴维斯分校，美国），A·索南菲尔德（卡弗里IPMU中，美国加州大学洛杉矶分校，美国;日本东京大学; 美国加州大学圣巴巴拉分校，美国），M·蒂斯（Argelander-研究所献给天文学，德国），O. Tihhonova（天体物理学实验室，洛桑联邦理工学院，瑞士），A。Agnello（ESO，德国加兴），尔德·布兰德福德（美国斯坦福大学），GC-F。陈（加州大学戴维斯分校，美国大学，中央研究院天文及天文物理研究所，台湾），美国加州LVE库普曼（格罗宁根大学，荷兰），T·科莱特（朴茨茅斯大学，英国），K·利（大学，洛杉矶，美国），G·梅兰（天体物理学，洛桑联邦理工学院，瑞士），C·斯平洛（国家天体物理研究所的实验室 - Osservatorio天文观测卡波迪蒙特，意大利，马克斯·普兰克天体物理研究所，德国加兴）和A.耶尔德勒姆（马克斯·普兰克天体物理研究所，德国加兴）
王为豪副研究员、周美吟博士校稿、黄珞文译
（本文为中研院天文所新闻稿）
http://tamweb.tam.gov.tw/v3/tw/content.asp?mtype=c2&idx=1629

砂砂

不止宇宙膨胀，还有星奇变动，恒星系爆破，宇宙射线横扫，星系团碰撞，星系轨道变动等等等等！！