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100多万个黑洞的3D映射追踪宇宙的暗物质位于的地方

2024-03-22 10:25阅读:

100多万个黑洞的3D映射追踪宇宙的暗物质位于的地方

By Keith Cooper
2024/3/22
The Universe
该映射被用来自盖亚飞船的数据汇编,显示跨太空暗物质的扩散多匹配被宇宙微波背景描述的。
100多万个黑洞的3D映射追踪宇宙的暗物质位于的地方
在这个盖亚类星体目录的三维代表中每一个微小点都是一个类星体。中间被分裂开的部分是我们的银河系平面将天空一分为二的地方,挡住这个观望。 (Image credit: ESA/Gaia/DPAC; Lucy Reading-Ikkanda/Simons Foundation; K. Storey-Fisher et al. 2023)
从近130万个类星体的位置一个
巨大的宇宙映射已经被组装,其中一些类星体刚好存在于宇宙大爆炸后15亿年。
通过将这张新映射与所谓的宇宙微波背景(CMB)比较,科学家们已经能够大致验证宇宙中物质的分布和密度,提供更多至于宇宙中的大尺度结构怎样已经在整个宇宙历史演变的线索。
该映射基于一个1295502个类星体位置和红移的目录,被称为“盖亚类星体(Quaia)”,是“类星体(quasar)”和“盖亚(Gaia)”两个词的一个合词,指欧洲航天局的盖亚天体测量太空使命。盖亚的原则目标是来映射我们银河系中高达10亿颗恒星的位置和运动,但在这样做的过程中它还观测数百万的背景星系和类星体。
西班牙多诺斯提牙国际物理中心的费舍尔(Kate Storey Fisher)在一份声明中说, “我们能够做出在早期宇宙中物质如何一起聚集的测量,精确的像主要国际勘察项目中的一些测量一样,这是相当了不起的,鉴于我们从聚焦的银河系盖亚项目作为一个红利获得了我们的数据”。费舍尔领导了组装映射的团队,他在纽约大学作为博士候选时开始了该项目。
类星体为绘制宇宙映射提供极好的指导。一个类星体是一个活动星系的核,在那里一个超大质量黑洞正在贪婪的吃食在大量的物质上。虽然没有光逃逸黑洞本身,但落在黑洞上的物质在围绕黑洞腹部的螺旋向内吸积盘中形成一个有序的队列。这个圆盘生长的如此致密以至于气体分子之间的摩擦升高该区域的温度到数百万度,而磁场鞭打盘中的带电粒子并以强大的喷射形式射出它们。当我们能看到热盘和喷射几乎冒头时它们出现比宇宙中任何另外的东西更明亮的照耀。这个亮度如此使它们成为有用的甚至在宏大宇宙距离上相对容易来看到的标尺。

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一张描述盖亚数据如何贡献到类星体映射的信息图。 (Image credit: ESA/Gaia/DPAC/L. Reading-Ikkanda/Simons Foundation/K. Storey-Fisher et al. 2024)
此外,类星体往往被集中在宇宙中密度最大的暗物质团中,这有意义的,因为正是周围暗物质晕的引力正在将所有物质吸引到类星体上供黑洞的进食时间。因此,通过映射宇宙中最明亮的天体,我们也能够映射宇宙的最神秘的物质------看不见的暗物质。
费舍尔的团队还将盖亚类星体映射中暗物质的分布和密度与宇宙微波背景中的温度波动比较,后者反映当宇宙刚好379000岁老时物质的分布与密度。他们发现了盖亚类星体映射的区域就如它们相关到密度一样大致匹配我们在宇宙微波背景中看到的(指为宇宙微波背景的物质功率谱)。随着进一步完善,因为来自盖亚发布的新数据,盖亚类星体映射能提对我们从宇宙微波背景学到的甚至更严格的约束。

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艺术家的类星体的印象。 (Image credit: NASA/JPL–Caltech)
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纽约熨斗研究所计算天体物理中心的合著者霍格(David Hogg)说,并不是盖亚类星体映射目录真的包含从来最多的类星体或甚至最好质量的测量结果。事实上,它向我们展示某些新的东西。
霍格说,“这个类星体目录与以前的所有目录不同在于它给我们一个从来最大体积的宇宙的三维映射”。 这个体积被描述宇宙正在多快膨胀的哈勃常数校准,为7.67立方吉秒差距(一秒差距是3.26光年,一个吉秒差距是10亿秒差距或250亿立方光年)
描述盖亚类星体映射目录和映射的论文于318日发表在《天体物理杂志》上,而将盖亚类星体映射与宇宙微波背景比较的论文预印本可以在这里找到。
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