上海天文台科研人员发现宇宙平均尘埃密度因子的观测约束

[ 录入者:zhangms | 时间:2015-03-19 09:12:58 | 作者: | 来源:上海天文台网站 | 浏览:2698次 ]

"本来无一物,何处染尘埃"是六祖慧能禅师著名的偈语,生动地反映了禅宗"缘其性空"的哲学思想。今天,我们知道宇宙中并不是一切皆空的,甚至尘埃也可能是无处不在的。

尘埃在天文观测中通常会引起两个效应,一是使观测天体变暗,二是使之看上去变红。雾霭和沙尘暴都属于是这样的物理现象。离开我们的地球,在银河系中尘埃也无 所不在。这些尘埃大部分是超新星爆炸或者大质量恒星星风的产物。银河系中的尘埃有很多种测量办法,如今我们已能大体知道银河系在各个方向上尘埃的累计总 量。尽管如此,银河系中的尘埃在去年还是给天文学家带来了“宇宙暴涨的第一条观测证据”这样的乌龙【注1】。

离开我们的银河系,如果观测一个非常遥远的天体,那么在这个天体的路径上除了银河系之外是否还存在其它的尘埃呢?这种遥远天体路径上受到的平均尘埃消光又被 称为“宇宙尘埃消光”。显然,如果存在“宇宙尘埃消光”,越远的天体就会受到越大的消光(亮度变暗)和红化(颜色变红)。

“宇宙尘埃消光”在宇宙学的研究中非常重要。在利用标准烛光进行的宇宙学研究(比如Ia型 超新星)中,可以通过标准烛光确定遥远天体的距离,从而可测量宇宙的基本几何结构。“宇宙尘埃消光”会使得天体的距离被误判,因此在宇宙学测量中是一个非 常讨厌的“搅局者”。虽然科学家对“宇宙尘埃消光”可能给宇宙学带来的影响已经进行了充分讨论,但是却苦于没有关于这个“搅局者”的很好的直接测量。现有 的一些零星测量基本集中于50亿光年内,而利用超新星测量宇宙结构需要到达至少80亿光年处!

最近,上海天文台的博士研究生谢晓宜(指导老师:沈世银,邵正义研究员)在这个问题上迈出了一大步。他们使用类星体作为示踪天体,研究了相同内禀亮度的类星体【注2】在不同的距离上是否表现出不同的颜色。他们发现,内禀亮度相同的类星体在宇宙中越远的地方颜色看上去越红。在充分讨论了其它可能后,他们认为最有可能造成这种颜色变红的效应就是“宇宙尘埃消光”!他们基于类星体颜色对“宇宙尘埃消光”的测量结果和前人在50亿光年内的测量结果基本一致。不仅如此,由于类星体的亮度高,可以探测到更远的距离,因此他们对“宇宙尘埃消光”效应的测量约束达到了120亿光年之远。也就是说,这项研究清楚的告诉了我们在120亿光年内,“宇宙尘埃消光”无处不在。 

真所谓“万物爆炸起,处处惹尘埃!” 

(该文章目前已经被天体物理快报所接受,文章全文可见预印本服务http://arxiv.org/abs/1503.02235。) 

【注1】:美国哈佛史密森天体物理中心的科学家在2014年3月宣布使用南极BICEP2望远镜探测到宇宙诞生之处的引力波信号,这一发现轰动了世界。但是随后不久,科学家发现这一结果很可能受到了银河系中尘埃的干扰,宇宙微波背景辐射中发现的B模偏振信号可能来自银河系的尘埃。

【注2】类星体是一类看上去与恒星相像的天体,距离我们非常遥远,亮度巨大,通常比普通星系亮1000倍以上。

“宇宙尘埃消光”的示意图 (来自: Dmitri Pogosyan)

Tags:类星体 尘埃消光

责任编辑:zhangms

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