如何使用引力透镜测量宇宙的膨胀
2020-01-16 06:52:34   来源：东方头条   

在最近的一篇文章中我介绍了一项研究（深度解析，新研究表明暗能量可能不存在），该研究认为不需要用暗能量来解释遥远超新星的红移。我还提到我们不能完全排除暗能量的存在，因为有几个独立的宇宙膨胀的测量不需要使用超新星。果不其然，一项新的研究测量了宇宙的膨胀，而没有使用超新星。这项研究也证实了暗能量的存在，但也出现了几个问题。

这项新的研究不是测量超新星的亮度，而是观察一种称为引力透镜的效应。由于引力是空间和时间的曲率，一束光在经过一个大质量物体时会发生偏转。阿瑟·爱丁顿在1919年首次观察到这种效应，这也是广义相对论的第一个证实。

遥远类星体的引力透镜

有时这种效应会在宇宙范围内发生。如果一颗遥远的超新星处在星系后面，类星体的光线就会被前景星系所弯曲，从而产生了多个类星体的图像。这种遥远类星体的引力透镜效应是这项新研究的重点。

那么如何用引力透镜测量宇宙膨胀呢？星系附近类星体的每一张透镜图像都是由沿星系不同路径传播的光产生的。有些光路长一些，有些光路短一些。所以来自类星体的光到达我们这里需要不同的时间。类星体不产生稳定的光流，而是会随着时间的推移微微闪烁。通过测量每个透镜类星体图像的闪烁，研究小组可以测量每条路径的时间差，从而测量每条路径的长度。

研究小组知道了每一条图像路径的长度，就可以计算出星系的实际大小，这与由于宇宙在膨胀，星系的图像在向我们延伸的过程中被拉长了，所以星系看起来比实际上要大。通过比较我们看到的星系大小和透镜状类星体计算出的实际大小，你就知道宇宙膨胀了多少。研究小组用大量透镜状类星体做了这个实验，并计算出了宇宙膨胀的速率。

星系引力透镜形成的类星体图像

宇宙膨胀通常用哈勃常数来表示。引力透镜的最新研究结果显示，哈勃常数为74 (km/s)/Mpc，略高于超新星的测量值。考虑到不确定性范围，超新星和引力透镜测量结果是一致的。所以调整超新星的结果并不能消除暗能量，看起来暗能量仍然是真实存在的。

但是这些测量结果与其他测量结果不一致，比如来自宇宙微波背景的测量结果，得出的数值大约是67 (km/s)/Mpc。现在很清楚，我们对宇宙还有一些不理解的地方。这是一个大问题，更多的数据可能最终解决这个问题，但目前更多的数据给我们更多的麻烦，而不是答案。