周一 · 知古通今|周二 · 牧夫专栏
周三 · 太空探索|周四 · 观测指南
周五 · 深空探测|周六 · 茶余星话|周日 · 视频天象
如何称出宇宙的重量？
文章来源：Universe Today
原作：Brian Koberlein
编译：张雨荷
校译：牧夫天文校对组
编排：王璞
后台：库特莉亚芙卡 李子琦
https://www.universetoday.com/145898/how-do-you-weigh-the-universe/
宇宙的重量（严格来说是宇宙的质量）是很难衡量的。要想知道宇宙的重量，我们不仅需要知道宇宙中恒星和星系的重量，而且需要计算出星系际空间中的暗物质，弥散尘埃云，甚至是中性氢的质量。一个多世纪以来，天文学家们一直在试图对宇宙进行称重，并且时至今日他们仍在寻找着更精确的方法。
了解宇宙的质量对于理解宇宙的历史和演化至关重要。在暗能量驱使宇宙加速膨胀的同时，宇宙中物质的存在试图阻止宇宙膨胀。它们共同形成的宇宙中物质和能量的平均密度，被称为宇宙密度参数。而宇宙密度参数正是标准宇宙模型（也称为LCDM 模型）的核心。
测量宇宙密度参数的一种方法是观测宇宙微波背景辐射（CMB）。大爆炸残留的余辉在温度上有着细微的变化，观察其波动的幅度可以告诉我们宇宙膨胀的速率，由此我们可以得到宇宙的密度。
星系在引力作用下弯曲光线
图片来源 Agentur der RUB
另一种测量宇宙质量的方法是观察遥远星系发出的光在其他星系作用下的偏转，即所谓的引力透镜效应。这一方法的难点在于确定宇宙中哪些部分的光线被引力透镜效应所偏转，而哪些光线没有。为此，我们需要将所看到的变形的星系形状与星系的实际形状进行比较，但是这些星系真实的形状我们并不知道。
将每个星系单独拿出来比较是不现实的，但是我们可以利用统计学的方法实现星系的批量比对。我们知道平均星系的形状，就可以将它与通过引力透镜所看到的星系的形状进行比较，从而得到这部分空间中受引力偏转的光的比重。欧洲的“千平方度巡天”（Kilo-Degree Survey）计划正是在进行此项研究。
德国的一个研究团队最新发表在天体物理学与天文学杂志上的一篇文章公布了“千平方度巡天”计划的部分研究成果。虽然通过引力透镜效应可以统计出我们和遥远星系之间的物质质量，但它不能给出宇宙密度的信息。因此，我们还需要知道星系距离我们有多远。距离越远，我们预计它和我们之间的物质就越多。为此，该研究小组还通过观测几个不同波段的红移确定了星系的距离。
最新研究结果与CMB之间的差异
图片来源 H. Hildebrandt, et al
研究成果表明测出的宇宙密度参数与通过宇宙微波背景计算得到的略有不同。这一研究的作者推测，这可能意味着标准宇宙模型是不正确的。在标准模型中，宇宙中的暗能量总量被认为恒定的。但是，这个最新的数据表明，暗能量可能随着时间而变化。
这是一个有趣但与我们以往的认知飞跃巨大的想法。虽然这一最新结果与宇宙微波背景测出的数据不一致，但其他的一些类似研究尚未表明这一分歧，因此也有很大的可能是该研究存在着系统偏差。所以先暂时不要扔掉你旧的宇宙学课本，我们未来还需要更多的证据来确定这项新研究的作者们提出的猜想是否正确。
责任编辑：艾宇熙
牧夫新媒体编辑部
『天文湿刻』 牧夫出品
微信公众号：astronomycn
可观测宇宙的对数尺度构想
图片来源 WIKI