宇宙中也有示踪器！示踪星系探测，宇宙并不是由随机分布组成！学术资讯

来源：天文物理

也许令人惊讶的是，宇宙并不是由随机分布在空间中的星系组成；也就是说，它不是很均匀。相反，宇宙星系聚集成不同的结构，通常是由巨大空隙分开的巨大丝状物——“大尺度结构(LSS)”，这个结构的发现和映射是大约30年前CfA天文学家首创。自那以后，天文学家们将大尺度结构图与宇宙微波背景辐射(CMBR)结果以及有关宇宙大爆炸的想法结合起来，形成了一幅非常一致的宇宙图景，包括宇宙的起源和演化。

神秘的东西仍然存在，例如暗物质，预计也会聚集在大型结构中。CfA天文学家大卫·詹姆斯和托尼·斯塔克是一个大型国际团队的成员，该团队使用来自早期宇宙星系的光子(“示踪星系”)来更详细地探测大尺度结构。当这些光子穿越宇宙到达地球时，光子路径会受到大尺度结构引力的影响，特别是引力透镜效应的影响。投射在天空中的年轻星系表观位置及其统计分布对宇宙中物质当前和演化的几何和结构都很敏感。

天文学家认识到，虽然预测的质量分布细节极其复杂。但利用一些参数的比值可以消除一些不确定性，使天文学家能够对目前宇宙演化模型获得重要的限制。该研究团队综合了来自暗能量勘测(一项已经绘制了数百万个星系的光学勘测)、南极望远镜(一种研究CMBR和早期星系的亚毫米波设施)和普朗克任务(一种远红外和毫米勘测航天器)的观测结果。

这种方法一个特别有价值的优点是，它不需要知道到示踪星系的距离(距离需要它们能够测量微弱的光谱红移)。科学家们能够以大约10%的精度获得当前宇宙学模型的一些详细参数约束条件。天文学家预测，随着进一步的研究，这些技术甚至能够约束暗物质的一些基本特征，比如它的状态等分函数，以及迄今为止仍然难以捉摸的性质。

物质密度场示踪剂与引力透镜效应之间的关系对物质功率谱的演化和宇宙时间膨胀率非常敏感。另一方面，适当定义这些相关函数的比值只取决于到示踪物和引力透镜源平面的角径距离。由于简单的宇宙学依赖关系，这样的比率可以利用现有信噪比到小的角尺度，即使在直接建模相关函数比较困难，研究提出了一个测量透镜率使用星系位置和透镜数据从暗能量调查。

CMB透镜数据从南极望远镜和普朗克，获得了迄今为止最高精度的透镜率测量。相对于和谐ΛCDM模型，发现的最佳拟合透镜比振幅= 1.1±0.1。使用比值测量来产生宇宙学上的约束，重点是曲率参数。证明了光度选择的星系可以用来测量透镜率，并认为未来利用LSST和第四阶段CMB实验的数据测量透镜率可以用来放置有趣的宇宙学约束，即使考虑到光度红移和星系相关的系统不确定性。

博科园｜研究/来自：哈佛史密森尼天体物理中心

参考期刊《皇家天文学会月刊》

DOI: 10.1093/mnras/stz1309

来源：tianwenwuli 天文物理

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