暗能量發(fā)現(xiàn)十年醞釀：新的超新星洞察提供了宇宙膨脹的線索
暗能量巡天在暗能量相機(jī)中的一個獨(dú)立探測器所覆蓋的區(qū)域內(nèi)發(fā)現(xiàn)了一顆超新星。這顆超新星在一個螺旋星系中爆炸，醞釀紅移= 0.04528，超新察提距離我們大約6億光年。供宇這是宙膨脹樣本中最近的超新星之一。在插圖中，現(xiàn)年新的星洞線索超新星是醞釀明亮星系中心右上角的一個小點(diǎn)。圖像:uux.cn/DES協(xié)作
（神秘的超新察提地球uux.cn）據(jù)史文朋科技大學(xué)：史文朋科技大學(xué)的研究人員為一項里程碑式的研究做出了貢獻(xiàn)，這項研究使我們對宇宙的供宇理解變得復(fù)雜。
這項工作發(fā)表在arXiv預(yù)印本服務(wù)器上。宙膨脹
今天公布結(jié)果的現(xiàn)年新的星洞線索暗能量調(diào)查(DES)代表了來自超過25個機(jī)構(gòu)的超過400名天體物理學(xué)家、天文學(xué)家和宇宙學(xué)家的醞釀工作。
DES的超新察提科學(xué)家們在六年中的758個晚上收集了數(shù)據(jù)，以了解暗能量的供宇本質(zhì)并測量宇宙的膨脹率。根據(jù)一項新的宙膨脹復(fù)雜理論，他們發(fā)現(xiàn)宇宙中暗能量的密度可能會隨著時間而變化。
來自Swinburne技術(shù)大學(xué)天體物理學(xué)和超級計算中心的Anais Mö ller博士是從事這一革命性分析的團(tuán)隊成員，其他成員還有Swinburne的Mitchell Dixon、Karl Glazebrook教授和名譽(yù)教授Jeremy Mould。
“這些成果是世界各地數(shù)百名科學(xué)家合作的結(jié)果，證明了合作和努力取得重大科學(xué)進(jìn)展的力量，”穆勒博士說。
“我為我們作為一個團(tuán)隊所取得的成就感到非常自豪；這是一個令人難以置信的徹底分析，它將我們的不確定性降低到新的水平，并顯示了暗能量調(diào)查的力量。我們不僅使用了最先進(jìn)的數(shù)據(jù)，還開發(fā)了開創(chuàng)性的方法來從超新星調(diào)查中提取最大限度的信息。我對此特別自豪，因為我用機(jī)器學(xué)習(xí)開發(fā)了選擇用于調(diào)查的超新星的方法。”
1998年，天體物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)宇宙正在加速膨脹，這歸因于一種稱為暗能量的神秘實(shí)體，暗能量約占我們宇宙的70%。當(dāng)時，天體物理學(xué)家一致認(rèn)為，由于引力的作用，宇宙的膨脹應(yīng)該會放緩。
這一革命性的發(fā)現(xiàn)是天體物理學(xué)家通過觀察特定種類的爆炸恒星(稱為1a型超新星)而實(shí)現(xiàn)的，并獲得了2011年諾貝爾物理學(xué)獎。
現(xiàn)在，在最初發(fā)現(xiàn)的25年后，暗能量調(diào)查是全球科學(xué)家十年研究的高潮，他們使用有史以來對宇宙膨脹的最強(qiáng)約束分析了1500多顆超新星。這是有史以來最大數(shù)量的1a型超新星被用來限制暗能量，來自探測大宇宙時代的單一調(diào)查。
結(jié)果與現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)的宇宙加速膨脹的宇宙學(xué)模型一致。然而，這些發(fā)現(xiàn)還不足以確定排除一個可能更復(fù)雜的模型。
“關(guān)于暗能量還有很多有待發(fā)現(xiàn)，但這項分析可以在相當(dāng)長的一段時間內(nèi)被視為超新星宇宙學(xué)的黃金標(biāo)準(zhǔn)，”穆勒博士說。“這種分析也帶來了創(chuàng)新的方法，將用于下一代調(diào)查，因此我們在科學(xué)研究的方式上邁出了一大步。我很高興能在未來十年揭開更多關(guān)于暗能量的秘密。”
開創(chuàng)一種新方法
這項新研究開創(chuàng)了一種使用光度學(xué)的新方法——使用前所未有的四個過濾器——來發(fā)現(xiàn)超新星，對它們進(jìn)行分類并測量它們的光變曲線。穆勒博士利用現(xiàn)代機(jī)器學(xué)習(xí)創(chuàng)造了選擇這些1a型超新星的方法。
“這是一個非常令人興奮的時代，看到這種創(chuàng)新技術(shù)利用大型天文調(diào)查的力量，”她說。“我們不僅能夠獲得比以前更多的1a型超新星，而且我們徹底測試了這些方法，因為我們希望對我們宇宙的基礎(chǔ)物理進(jìn)行更精確的測量。”
這項技術(shù)需要來自1a型超新星的數(shù)據(jù)，當(dāng)一顆密度極高的死星，即白矮星，達(dá)到臨界質(zhì)量并爆炸時，就會發(fā)生這種情況。由于所有白矮星的臨界質(zhì)量幾乎相同，所以所有1a型超新星的實(shí)際亮度幾乎相同，任何剩余的變化都可以校準(zhǔn)。因此，當(dāng)天體物理學(xué)家比較從地球上看到的兩顆1a型超新星的亮度時，他們可以確定它們離我們的相對距離。
天體物理學(xué)家通過跨度很大的超新星樣本來追溯宇宙膨脹的歷史。對于每顆超新星，他們將它的距離與紅移的測量值結(jié)合起來——由于宇宙的膨脹，它離開地球的速度有多快。他們可以利用這段歷史來確定暗能量密度是保持不變還是隨時間而變化。
結(jié)果發(fā)現(xiàn)單獨(dú)使用超新星時w =–0.80+/-0.18。結(jié)合歐洲航天局普朗克望遠(yuǎn)鏡的補(bǔ)充數(shù)據(jù)，w在誤差范圍內(nèi)達(dá)到-1。為了得出一個明確的結(jié)論，科學(xué)家們需要通過一項新的調(diào)查獲得更多的數(shù)據(jù)。
DES的研究人員使用先進(jìn)的機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)來幫助超新星分類。在來自大約200萬個遙遠(yuǎn)觀測星系的數(shù)據(jù)中，DES發(fā)現(xiàn)了幾千顆超新星。科學(xué)家最終使用了1499顆1a型超新星和高質(zhì)量的數(shù)據(jù)，使其成為有史以來單個望遠(yuǎn)鏡收集的最大、最深的超新星樣本。1998年，獲得諾貝爾獎的天文學(xué)家僅用52顆超新星來確定宇宙正在加速膨脹。
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