快捷搜索:  xxx  as  推理研究所  幼幼  侦探研究所

和记娱到h88285:宇宙弦真的存在吗?答案可能藏在21厘米氢线中



科技日报训练记者 于紫月

微波背景辐射是宇宙中最古老的光,自信年夜爆炸之后,穿越了漫长的光阴与空间后成为了微波,丰裕在全部宇宙空间里,掩饰笼罩了无数未知的秘密,宇宙弦就是此中之一。

近期,来自加拿大年夜麦吉尔大年夜学的钻研职员奥斯卡赫尔南德斯等在收录举世科学文献预印本的在线数据库arXiv.org上分享了一种不雅点,即可使用卷积神经收集法度榜样在繁芜的宇宙微波背景辐射的“噪音”中找寻某一特定宇宙弦的踪迹。但该措施今朝实践起和记娱到h88285来,仍艰苦重重,由于现实中险些弗成能获得足够清晰的宇宙微波背景数据供该法度榜样“追踪”宇宙弦。是以,钻研职员将盼望依靠于“21厘米氢线的扰动强度丈量”这种新型的探测要领上。

宇宙弦究竟是什么?为何让诸多天文学家、物理学家为之入神不已?“21厘米氢线的扰动强度丈量”若作甚人们找寻宇宙弦和记娱到h88285供给新思路?

起源:相变之能量遗迹

大年夜爆炸理论是今朝学界多半学者认同的宇宙形成理论,也是今世宇宙学中最有影响力的一种学说。然而,该理论并非完美无瑕。

大年夜爆炸理论觉得,宇宙曾有一段从热到冷的演化史。在这个时期里,宇宙在赓续地膨胀,使物质密度从密到稀地演化,即宇宙是由一个致密炽热的奇点于一次大年夜爆炸后膨胀形成的。

理论上讲,这种演化在大年夜尺度上应是平均且各向同性的。但事实上,天体高密度凑集成星系、云团等漫溢在近乎真空的星际间。

实践是查验真理的独一标准。这种不平均的宇宙事实显然急需一种新的解释。是什么导致了恒星、星系等一些破坏宇宙平均性的伟大年夜团体形成?有学者便提出了“宇宙弦”这一观点。他们觉得,宇宙中大概充斥着大年夜量的宇宙弦,凭借其强大年夜的引力将周围的物质吸引过来,成为恒星、星系出生的“种子”。只不过以现有的探测手段尚未发明宇宙弦的踪迹。

那么,宇宙弦究竟是什么?

“在回答这个问题之前,我想先提一个大年夜家比拟较较认识的名词:相变。”中国科学技巧大年夜学物理学院天文系教授蔡一夫在吸收科技日报记者采访时说。

相变在我们日常生活中比比皆是,例如水冻成冰、铁磁体变成顺磁体等。我们的宇宙所经历的历史便是一个赓续发生相变的热膨胀历史,在这个历程中有基础粒子的孕育发生,基础粒子凝合成元素,元素着末结合出我们见到的认识的物质布局。“相变历程伴跟着能量开释,而能量开释的一种要领便是前面所提到的形成各个层次的粒子布局。”蔡一夫表示,“宇宙弦便是宇宙经历相变时开释能量形成的一根根与当时的宇宙尺度相称的绳子一样的能量布局。”

当然,能量开释的结果也有其他的形态,如宇宙墙或者磁单极子。然则从理论上阐发,这样的形态远不如基础粒子、宇宙弦稳定,会在宇宙演化后期消掉掉落。而宇宙弦非常稳定和稳固,从而有可能在宇宙中存活下来并遗留到现在。是以,即便宇宙弦是否存在尚未得到“实锤”,但照样吸引了国内外浩繁学者的殷殷眼光。

特点:弦细质大年夜光扭曲

虽不曾真实不雅测到宇宙弦,但我们仍可以从理论上揣摸出宇宙弦的诸多特点。

时任华东理工大年夜学理论物理钻研所所长李新洲曾在20世纪90年代公开颁发论文指出,宇宙弦很细,它的横向尺度仅为10-29厘米,但质量极大年夜,其线密度约为每厘米1022克,或每光年107太阳质量。

是以宇宙弦的引力十分可不雅。而广义相对论指出,引力与时空弯曲是等效的。是以,宇宙弦的周围空间会孕育发生锥形畸变,绕一根宇宙弦周边转一圈小于360度。这样的畸变把宇宙弦变成了一个透镜,让处在宇宙弦后面的天体发射的光子可经由过程两条可能的路径到达不雅测者,是以该天体会被折射成有相等亮度的两个像。

这意味着什么?

近年来,钻研职员发清楚明了成对存在、红移险些相等的星系或类星体。有学者便提出了疑问:这些会不会并非真实的物理征象,而是同一光源因为宇宙弦的引力透镜效应所形成的双像?虽然今朝结论精确与否还未可知,但不得不承认,宇宙弦的存在为我们不雅测到许多神奇的天文征象供给了新的思路。

钻研宇宙弦的意义不止于此。在蔡一夫看来,所有的宇宙弦皆可开释出引力波,只管总量并不大年夜,但物理学家照样盼望能在现在发告竣长的引力波天文学中有所冲破。再者,假如宇宙弦正好在出生时候带电的话,那么这样的宇宙弦属于超导弦,会有很多放电征象,就犹如我们看到高压电线在电线暴露时的放电征象类似,或将能解释各种有趣的天体物理效应的起源,如快速射电暴等。

此外,因为宇宙弦孕育发生得很早,并有可能与宇宙微波背景辐射孕育发生于同一期间或者更早时期,是以宇宙微波背景辐射会受到宇宙弦的影响。

蔡一夫奉告科技日报记者,宇宙弦周围空间的锥畸形蓝本在静止的状态下很难被察觉,但假如宇宙微波背景辐射与宇宙弦发生相对运动,那么这种角度缺掉就会导致宇宙微波背景辐射上发生温度差异。这也是为何很多学者投身于宇宙微波背景辐掷中追寻宇宙弦踪迹的缘故原由。

探测:21厘米氢线或成主力

然而,也有学者并不看好过度依附于宇宙微波背景辐射探测宇宙弦的措施。

奥斯卡赫尔南德斯在文章中提到,现阶段人类制造的微波仪器不敷完美,分辨率也有限,这些身分加在一路,会造成必然程度的信息损掉,凡是依附于宇宙微波背景辐射的钻研,皆躲不过这些偏差。是以,我们必要一个逾越宇宙微波背景辐射的丈量要领,大概“21厘米氢线的扰动强度丈量”将会为我们供给信息加倍富厚的图谱。

据蔡一夫先容,21厘米氢线的扰动强度丈量是一种未来的天文不雅测手段,今朝这一技巧还在成长之中。

宇宙大年夜爆炸之后,宇宙中的质子和电子结合成原子。当时通俗的物质中,氢占了绝大年夜多半,但它在电磁谱中基础不会开释或接受光子,是以,氢险些是隐形的,而宇宙则是透明的。但氢里独一的一个电子是个“怪胎”,电子蓝本有和记娱到h88285顺、逆时针两个自旋偏向,当它的真实自旋在这两个偏向上往返变更时,它就会开释或者接受一个光子,该光子的波长约为21厘米,以是将其辐射线称为2和记娱到h882851厘米氢线。

蔡一夫指出,早在上世纪40年代,就有科学家从理论上预言了天文不雅测宇宙21厘米氢线的存在,并很快被不雅测所证明。但因为这种旌旗灯号过于微弱,我们只能确认这些旌旗灯号的存在但无法正确丈量大年夜小和其他性子,今朝天文实验还在努力前进丈量技巧。

宇宙膨胀导致红移,如今我们不雅测到的21厘米氢线的波长也会有所增添。宇宙中存在密度扰动,即某些区域膨胀速率快一些,有些区域慢一些,测得的21厘米氢线的波长会有细微的区别。由此可反推当时的21厘米氢线和记娱到h88285经历了如何的旅程终极到达地球。

“假如能实现正确不雅测,那么发生在宇宙早期的那些21厘米氢线将会记录当时的宇宙状态,包括宇宙弦的影响。”蔡一夫说。

当然,这种丈量要领不仅仅是为了查验宇宙弦的存在,它也可以赞助人们更进一步懂得宇宙在重电离时期以及最早的恒星形成时期的状态,是以是未来天文实验技巧急需冲破的关键领域。

加载更多>>

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

您可能还会对下面的文章感兴趣: