「俄羅斯娃娃」星系團揭露有關暗能量的訊息

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X-ray: NASA/CXC/Univ. of Alabama/A. Morandi et al; Optical: SDSS, NASA/STScI

這四個星系團是一項超過300個星系團大勘測的一部分,這項團大勘測是用來調查暗能量的。如同我們在最近的新聞發表中所描述,神秘的能量目前正在驅使宇宙加速膨脹。在這些合成圖片中,從NASA錢卓拉X天文臺(Chandra X-ray Observatory)的X射線(紫色),已經和從哈伯太空望遠鏡(Hubble Space Telescope)以及斯隆數位巡天(Sloan Digital Sky Survey)的可見光(紅色、綠色和藍色)相結合。

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研究人員使用一項新技術,利用觀察星系團的外圍地帶,星系團是宇宙最大的結構,被重力連結在一起,來顯示他們在X射線的輻射輪廓和大小的相似度。也就是說,較大的巨星系團(massive cluster)只不過是較小的巨星系團的放大版,類似於俄羅斯娃娃按大小順序套疊在一起。

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宇宙中物質的數量,是被稱為暗物質的看不見物質所操控。然而暗能量的特性(天文學家稱為宇宙常數[cosmological parameter]),影響了宇宙的膨脹速率,以及因此與物體的距離如何隨著時間而改變。如果使用的宇宙常數是不正確的,而且星系團被推論出正在比現有值還快的速度離去,根據這個俄羅斯娃娃的特性,星系團將會變大和變模糊。如果星系團被認定出正在比現有值還慢的速度離去,根據理論,星系團會變得較小和較明亮。

這些最近的研究結果證實了早先的研究,暗能量的數量在幾十億年間沒有改變。它們也支持宇宙常數是暗能量最佳解釋的想法。

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在這樣大實例的星系團綿亙於距離地球7億6千萬光年到87億光年間,提供給天文學家關於暗能量導致一度減速的宇宙膨脹到加速的年代的資訊。

星系團外部地區的X射線輻射是模糊的,因為氣體在那裏是四處漫射的。為了在這項研究中處理這個問題,從不同星系團來的X射線被加在一起。靠近星系團中心的地區被排除在分析之外,因為不同星系團之間的特性有很大的不同,這些大不相同是由超質量黑洞爆發、氣體的冷卻、以及恆星的形成造成。

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Andrea Morandi和Ming Sun (阿拉巴馬州州立大學亨茨維爾分校University of Alabama at Huntsville)的一份論文描述這些研究結果,發表在2016年4月11日發行的英國皇家天文學會月報期刊(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society journal),並且可以在線上瀏覽。NASA在阿拉巴馬州亨茨維爾城市的馬歇爾太空飛行中心(Marshall Space Flight Center)為NASA在華盛頓州的科學任務部(Science Mission Directorate)管理錢卓拉計畫。在麻薩諸塞州劍橋市的史密松天文物理天文臺(Smithsonian Astrophysical Observatory)控制錢卓拉的科學與飛行操作。

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來源: Phys.org