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    我国学者在寻找新的精确宇宙学探针方面取得新进展

    日期 2018-10-24   来源:数理科学部   作者:刘强 颜景志 高鹤  【 】   【打印】   【关闭

      在国家自然科学基金项目(项目编号:11633001、11722324、11505008、11603003)等资助下,北京师范大学天文系朱宗宏教授领导的引力波与宇宙学团组成员李正祥副教授、高鹤教授、王国建博士与美国内华达大学拉斯维加斯分校张冰教授、武汉大学天体物理中心丁旭恒博士合作,提出利用强引力透镜化的快速射电暴作为一种全新精确宇宙学探针。研究成果以“Strongly Lensed Repeating Fast Radio Bursts as Precision Probes of the Universe”(强引力透镜化的快速射电暴作为精确的宇宙学探针)为题,于2018年9月20日在Nature Communications (《自然・通讯》)杂志上发表。论文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-018-06303-0。

      上世纪二十年代,天文学家哈勃通过测量邻近星系的退行速度和距离,发现它们存在非常完美的正比关系(比例系数即为哈勃常数),表明宇宙在膨胀。这一发现颠覆了人们对客观世界的认识。在宇宙学中,哈勃常数是最基本和最重要的参数之一,因为它直接反映现阶段宇宙的膨胀速率、可观测宇宙尺度的大小及宇宙年龄。因此,对哈勃常数尽可能精确地测量是近一个世纪来天文学家们持续不断的追求。随着观测手段日益丰富和技术不断提高,使得人们对自身所处宇宙的研究进入了精确宇宙学时代。然而,不同测量方法(如宇宙微波背景辐射测量、超新星测量等)得到的结果在相当高的置信区间上不一致,亟需寻找另外一种独立且具有和上述两种主流测量方法精度相当的探针来对该问题提供第三方仲裁。

      快速射电暴是天文学家近几年发现的一种持续时间为毫秒量级且频率为射电波段(~GHz)的剧烈爆发现象。当某一短时间的射电信号在传播途中经过星系等天体周围引力场时,会发生强引力透镜效应,观测者可能会看到同一个源的多个像,并且这些像到达观测者的时间先后不同,这种时间延迟的大小可以用来测量哈勃常数。该研究团队分析发现,和传统的类星体强引力透镜系统相比,强引力透镜化的快速射电暴在精确测量哈勃常数方面有着非常大优势,如果能找到10个左右强引力透镜化的快速射电暴样本,可以将哈勃常数的测量精度相比类星体系统提高3—5倍,即可以将哈勃常数的测量误差降低到1%以下。这将为我们研究上述将精确宇宙学带到关键十字路口的不一致性问题提供非常重要的帮助,并极大地提高我们对宇宙演化历史以及暗能量、暗物质性质的探究能力。




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