是什么照亮了宇宙?

科学家们利用类星体——大质量黑洞——来了解宇宙中光的起源
9月1日

采访

Andrew Pontzen,伦敦大学学院

你可能会认为太空很黑暗,但事实上它沐浴着来自所有人的光宇宙中的第一批恒星在大爆炸后大约4亿年出现。各种各样的来源——来自像太阳这样的恒星和其他更奇特的天体,比如类星体。类星体是由质量是太阳10亿倍的黑洞提供能量的遥远天体。自从半个世纪前被发现以来,这些强大的发电机一直令天文学家着迷和困惑。现在,由伦敦大学学院(University College London)的研究人员领导的一组太空科学家发表了一篇论文,预测了如何研究数十亿光年外物体发出的这种光,让我们能够及时回顾早期的宇宙。Kat Arney与首席研究员宇宙学家Andrew Pontzen博士进行了交谈,以了解更多关于这项工作的信息,以及为什么绘制宇宙中的光如此重要。

安德鲁:我们想要了解的是光在宇宙中的分布方式,这听起来有点奇怪,因为我们一直在使用光。为了了解宇宙,我们看到光,这就是我们用望远镜观察宇宙时所看到的。但是光的另一面就是,它在宇宙中传输大量的能量,就像地球上的生物圈是由来自太阳的光提供能量一样。宇宙是由恒星,星系,更奇特的东西,比如类星体产生的光提供能量的。所以问题是,总共产生了多少能量,它来自哪里,因为它不一定是我们能直接看到的东西。当我们开始试图找出是什么照亮了宇宙时,我们只是在有限的范围内进行测量。虽然,当我说有限的时候,我们说的是数百万光年的距离。所以,这些都是非常大的尺度。

凯特:那么基本上,在这个研究中,你想做什么?

安德鲁:我们试图做出预测,或者我们称之为“预测”,预测我们将从未来的研究中学到什么,特别是从一项名为暗能量光谱仪器的研究中,简称DESI,我们认为,它将在2018年上线。我们正在做一些预测,这些预测可以告诉我们是什么在宇宙中产生能量或最多的光。这个望远镜实际上要测量的是来自类星体的光。它们非常明亮,实际上是由气体形成的,类似于螺旋状进入黑洞。虽然你可能认为黑洞是黑暗的,但当气体落入黑洞时,它会产生大量的光。然后我们用这些光来告诉我们宇宙中有什么,在那非常明亮的,实际上是非常遥远的光和我们之间有什么。当光线穿过宇宙时,它会改变光线。它会获取介于两者之间的信息。

这就像看到一个非常非常遥远的灯塔,看着阴影和挡在你和灯塔之间的东西。

安德鲁-没错,就是这样。

Kat:我想,这是否告诉了你,当你从这个望远镜获得数据时,你应该注意的一些事情。

安德鲁:是的。它告诉我们应该如何处理来自望远镜的数据,以真正得到一切。天文学正在发生变化的一件大事是,它不再是一个人爬上一座山,给一个物体拍照。我们现在有数百万个物体的目录,然后我们必须弄清楚如何将所有这些大量的数据拼凑在一起。这项工作的真正意义在于,如果你以正确的方式处理这些数据,你就能掌握宇宙中产生所有能量的原因。

凯特:那么,我们对宇宙中的一些光源了解多少?你想要了解它们的什么?

嗯,我们知道宇宙中最亮的光源。如果你在一个晴朗的夜晚飞行,你向下看地球,那么你马上就会很明显地看到,如果下面有一个大城市,你会看到那个城市发出明亮的光芒。但实际上可能有很多城镇环绕着城市,或者一直延伸到乡村,而这些城镇只有几盏灯,每个城镇只有几盏路灯。因此,它们看起来比城市暗淡得多。但另一方面,城镇的数量比城市的数量多得多。所以,如果你能很好地鸟瞰这个,你可能会发现实际上有更多的光是由这么多的小镇产生的,而不是一个大城市。

如果光是一种能量,那么它实际上可能是宇宙中更重要的能量来源。

安德鲁:没错。所以,宇宙并不关心它的光从哪里来可能是这些小镇,或者,就像它们实际上在宇宙中一样,非常小的星系正在产生巨大的能量。我们只是不能直接看到它,因为我们倾向于只选择大城市,或者在宇宙中,它被称为类星体或非常大的星系。

凯特:想到你正在研究的东西如此遥远,你会不会觉得很惊讶?

安德鲁-是的。当你在研究这些东西的时候,你倾向于把这两件事分开一点,因为事实证明,你可以用数学来分析所有这些,所有这些都变成了比特和数字,在纸片上,在电脑上等等。但偶尔,你会停下来想,“哇!我们说的是——就像你说的——跨越千百万光年。”这些真的是巨大的规模,令人惊讶的是,我们现在有了技术,可以告诉我们这种规模。

凯特-当你仰望夜空时,你会想,在某个地方有一个类星体,他们可以用我的望远镜看到。

安德鲁:当然。事实上,如果你现在仰望夜空,你会想:“这些都是小事。”我的意思是,宇宙比我们在没有帮助的情况下看到的要大得多。

Dave - Kat Arney采访了伦敦大学学院的Andrew Pontzen博士。

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