宇宙怎麼了?大約31%

2020-10-03 4K頻道

如果您想了解宇宙-而我們確實如此-您必須了解其中的內容。我不是說恆星,行星,黑洞等等。我們需要更廣泛。

宇宙中有多少能量?多少物質更具體地說,什麼樣的能量和物質?


我們稱其為宇宙的質量/能量預算。就像家庭預算一樣,它(希望)將其中的所有內容都按類型劃分。就宇宙而言,我們知道它是由-降序排列的-暗能量,暗物質和正常物質組成的。但是每個多少物質?

一項新的研究著眼於物質,並得出了一個相當狹窄的數字:31.5±1.3%的宇宙是由物質組成的(這又意味著68.5%是暗能量)。

這些數字非常重要。如果宇宙中的物質較少,那麼它將更快地膨脹-從某種意義上說,物質的重力會延緩其膨脹。

這也有東西影響宇宙,而不僅僅是宇宙本身。例如,在早期的宇宙中,重力吸引了物質,因為它被自身吸引了。它從熱湯中冷凝出來,形成星系和星系團。如果物質預算不同,則星系和星團看起來會有所不同,或者根本不會形成。


我們的存在歸功於這些數字。

實際上,新工作重點是星系團。這些是整個星系的巨大集合,成百上千個星系通過它們的相互引力結合在一起。它們的結構取決於宇宙中物質的密度,因此,科學家們可以通過研究它們來確定密度。

他們開發了一種方法,該方法以與possib le無偏的方式來查找簇。他們觀察了一個驚人的700,000個星系,然後檢查了它們在太空中的位置和運動,以了解它們是否屬於星團。他們從這個樣本中選擇了756個附近的星系團(最遠距離約16億光年,因此「附近」是相對的)以用於分析。

然後他們找到了所謂的簇質量函數,即給定質量的簇中,給定空間中宇宙中簇的數量。因此,例如,在宇宙的某些部分,您可能會看到許多低質量的星團,較少的中量星團和真正的巨大星團。這種分布對宇宙中物質的密度很敏感,並且由於諸如隨著宇宙膨脹密度隨時間而變化的事實以及確定團簇質量的困難之類的事情而變得複雜。


最後一點是韌性。有很多方法可以估算群集的質量,其中許多方法本質上都是統計的(查看大量群集以平均出嘈雜的統計數據)。但是,這些引入了其他問題,這使它變得困難。在這種情況下,科學家們選擇使用所謂的病毒學方法來獲得質量-隨著星系在星團中四處移動,它們相互作用並交換能量(更快的星系拉動慢的星系,例如加快它們的速度)。這取決於群集的總質量,並提供了一個很好的方法來獲取該數目。

然後,他們運行數字以了解解釋簇的質量分布所需的宇宙質量密度,得出31.5%(使用他們的數據,他們得出31%,不確定度約為2.3%,但將其結果與其他研究相結合,得出了稍微準確一點的數字)。


在一般情況下,這個數字是有點比大多數其他方法(取值範圍為25-35%,這取決於你如何衡量)較高位,但不是那麼驚人。他們聲稱自己的數字是有史以來最準確的度量,但我將讓其他專家對此進行散列。

它還可以讓您計算宇宙中的平均物質密度,約為每立方米10 -23克。那太小了。相當於每立方米約6個氫原子。相比之下,在海平面上,空氣每立方米約有1200克,或每立方米約有10 25個原子-多出約九十億(或一億億億)。空間真的是空的。


我還要指出,這是總的問題,包括黑暗和「正常」問題。宇宙中物質本身的預算與正常物質相比大約是5比1暗,因此大致分為84/16。這個比例並不是眾所周知。順帶一提,暗物質是由軸突構成的,軸突是理論上質量很低的粒子。如果真是這樣,那麼一立方米的空間中將更像1個氫原子和數十億個軸。


所以你去了。這項新的研究如能順利進行,將是使所有這些工作變得理順的又一步。每天,我們都會更加接近地弄清楚以及我們為什麼會在這裡。看起來有些深奧,但請環顧四周。您所看到的所有東西都存在,並且之所以存在是因為宇宙是如何工作的。在引擎蓋下看是人類做的最酷的事情之一

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