天体物理学家提出一种测量宇宙膨胀的新方

鸣
【菜科解读】
当两个黑洞合并时,它们会释放出引力波,当它们到达地球时被大质量物体聚焦,可以用来计算宇宙膨胀的速度。
鸣谢:NASA戈达德宇宙飞行中心/斯科特·诺布尔;模拟数据,d'Ascoli等人,2018年
据加州大学圣巴巴拉分校 索尼娅·费尔南德斯:宇宙在膨胀;大约一个世纪以来,我们已经有了这方面的证据。
但是天体相互远离的速度仍有待讨论。
测量物体在远距离上相互远离的速度是一项不小的壮举。
自从发现宇宙膨胀以来,它的速率被测量和重新测量,精确度越来越高,一些最新的值从每秒67.4到每秒76.5公里/兆帕秒,这将衰退速度 以每秒公里为单位与距离 以兆帕秒为单位联系起来。
宇宙膨胀的不同测量结果之间的差异被称为“哈勃张力”。
有人称之为宇宙学危机。
但是对于加州大学圣巴巴拉分校的理论天体物理学家Tejaswi Venumadhav Nerella和他在印度班加罗尔的塔塔基础研究所以及印度浦那的大学间天文学和天体物理学中心的同事来说,这是一个激动人心的时刻。
自2015年第一次探测到引力波以来,探测器已经得到了显着改善,并有望在未来几年产生大量信号。
Nerella和他的同事们想出了一种方法,利用这些信号来测量宇宙的膨胀,也许有助于一劳永逸地解决这场争论。
“未来探测器的一个重要科学目标是提供引力波事件的综合目录,这将是对非凡数据集的全新使用,”发表在《物理评论快报》上的一篇论文的合着者内雷拉说。
宇宙膨胀率的测量归结为速度和距离。
天文学家使用两种方法来测量距离:第一种是从已知长度的物体 “标准尺子”开始,看看它们在天空中有多大。
这些“物体”是宇宙背景辐射中的特征,或者是宇宙中宇宙岛的分布。
第二类方法从已知亮度的物体 “标准烛光”开始,利用它们的表观亮度测量它们与地球的距离。
这些距离与更远的璀璨物体的距离相关联,以此类推,形成了一系列测量方案侦破纪实:通常被称为“宇宙距离阶梯”顺便提一下,引力波本身也可以帮助测量宇宙膨胀,因为中子星或黑洞碰撞释放的能量可以用来估计这些物体的距离。
像宇宙岛这样的大质量物体可以弯曲合并黑洞的引力波,产生同一信号的多个副本,在不同时间到达地球。
信号之间的这种延迟可以用来计算宇宙膨胀。
信用:ICTS阿努格拉哈
内雷拉和他的合作者提出的方法属于第二类,但使用了引力透镜。
这是一种当大质量物体扭曲时空,并弯曲在物体附近传播的各种波时发生的现象。
研究人员表示,在极少数情况下,透镜化可以产生同一引力波信号的多个副本,这些信号在不同时间到达地球——多个成像事件的信号之间的延迟可以用来计算宇宙的膨胀率。
“我们非常清楚引力波探测器有多敏感,而且没有天体物理学的混淆来源,所以我们可以适当地解释什么进入了我们的事件目录,”Nerella说。
“新方法的误差源与现有方法的误差源互补,这使它成为一个很好的鉴别器。
”
这些信号的来源将是二元黑洞:两个黑洞相互环绕并最后合并,以引力波的形式释放出大量能量。
我们还没有探测到这些信号的强透镜例子,但下一代地面探测器有望达到必要的灵敏度水平。
“我们期待在未来几年内第一次观察到透镜引力波,”研究合着者帕拉梅斯瓦兰·阿吉特·库玛尔说。
此外,这些未来的探测器应该能够看到更远的空间,探测更弱的信号。
作者预计这些先进的探测器将在未来十年开始寻找合并黑洞。
他们预计将记录来自几百万个黑洞对的信号,其中一小部分 大约10,000个将由于引力透镜作用在同一个探测器中出现多次。
这些重复出现之间的延迟分布,编码了哈伯的膨胀率。
根据重要作者Souvik Jana的说法,与其他测量方法不同,这种方法不依赖于知道这些二元黑洞的确切位置或距离。
唯一的要求是准确地识别足够大量的这些透镜信号。
研究人员补充说,对透镜引力波的观察甚至可以为其他宇宙学问题提供线索,例如构成宇宙大部分能量的不可见暗物质的性质。
地球与月球:相辅相成的宇宙共生体
从地质演化到气候调节,从生物节律到空间探索,月球的存在深刻塑造了地球的生态特征与文明进程,而地球的引力场与磁场又为月球的演化提供了稳定框架。
这种跨越45亿年的协同进化,构成了太阳系中最具启示性的天体互动范例。
一、引力交互:塑造地球生态的隐形之手月球对地球的引力作用堪称地球生态系统的"无形建筑师"。
根据NASA喷气推进实验室的精确测量,月球引力引发的潮汐力使地球海洋每天经历两次涨落,潮差幅度最高可达13米(如加拿大芬迪湾)。
这种周期性运动不仅塑造了海岸线地貌,更深刻影响着海洋生态系统的物质循环——潮间带生物通过潮汐获取食物与氧气,珊瑚礁借助潮汐水流进行营养交换。
在地质层面,月球引力引发的地球自转减速效应具有深远影响。
地球自转速度每世纪减缓约1.7毫秒,这种变化虽微小却持续累积。
地质记录显示,40亿年前地球自转周期仅6小时,而月球的存在使这一数值逐渐稳定至24小时。
这种变化直接影响了地球的板块运动模式,使得洋中脊扩张速率与俯冲带活动强度形成动态平衡,维持着地球磁场的持续生成。
月球引力场对地球大气层的扰动作用同样不可忽视。
通过激光雷达观测发现,月球引力可引发大气电离层电子密度出现周期性波动,这种"气潮"效应影响着无线电通信质量。
更值得关注的是,月球引力对地球磁场的影响机制:当月球轨道偏心率达到0.0679时(约每18.6年周期),地球磁层顶位置会发生显著偏移,这种变化可能影响极光活动强度与空间天气事件的发生频率。
二、气候调节:月球周期与地球节律的协同月球轨道参数对地球气候的影响存在多尺度特征。
在千年尺度上,米兰科维奇循环理论揭示了月球引力作用下的地球轨道偏心率、黄赤交角变化如何驱动冰期-间冰期转换。
当月球轨道偏心率达到极值时,地球接收的太阳辐射分布出现显著差异,这种变化通过冰川反馈机制引发全球气候突变。
在年际尺度上,月球相位与季风系统存在微妙关联。
印度季风区的降水强度与月球朔望周期呈现0.3的相关性,这种关联可能源于月球引力对海洋-大气相互作用的影响。
当新月与满月期间,海洋热盐环流强度出现0.5%的周期性变化,这种变化可能通过厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)系统影响全球气候。
月球周期对生物圈的影响更具启示性。
珊瑚礁年轮记录显示,生物钙化速率与月球周期存在14.76天的共振周期,这种生物钟机制使珊瑚能够精确预测潮汐变化。
更令人惊奇的是,人类睡眠周期中的褪黑素分泌节律与月球朔望周期存在0.08的相位滞后,这种跨物种的节律同步现象暗示着月球引力可能通过地磁场作用于生物体。
三、地质演化:月球起源与地球板块运动的耦合大碰撞假说为理解地月关系提供了关键框架。
根据阿波罗计划带回的月球岩石样本分析,月球玄武岩的氧同位素组成与地球地幔完全一致,这种"基因"相似性支持了火星大小天体撞击地球形成月球的假说。
撞击产生的能量相当于1亿亿吨TNT当量,形成的岩屑环在引力作用下聚集成月球,这一过程同时改变了地球的自转轴倾角与板块运动模式。
月球的存在对地球板块运动具有稳定作用。
数值模拟显示,若失去月球引力,地球自转轴倾角将在0-85之间剧烈摆动,这种混沌运动将导致极端气候事件频发。
月球引力场通过潮汐摩擦消耗地球自转动能,使自转轴倾角稳定在23.51.3范围内,这种稳定性为生命演化提供了必要条件。
月球对地球内部结构的影响存在深层机制。
地震层析成像揭示,月球引力引发的潮汐力使地幔对流速度降低3%,这种变化影响了地核热对流模式。
月球的潮汐锁定效应使地球自转产生的科里奥利力方向保持稳定,这种稳定性对板块运动边界的形成与演化具有关键作用。
四、空间探索:月球基地与地球未来的共生关系月球作为深空探测的战略支点,其资源开发对地球可持续发展具有战略意义。
月球南极-艾特肯盆地存在约66亿吨水冰资源,这些水冰经电解可生产氧气与氢气,不仅能满足月球基地生命维持需求,还可作为深空探测的推进剂。
根据NASA的"阿尔忒弥斯计划",到2030年将建立可持续运行的月球科研站,这标志着人类首次在地球外天体建立永久性设施。
月球资源开发对地球能源结构转型具有潜在影响。
月球土壤中富含的氦-3是核聚变反应的理想燃料,100吨氦-3即可满足全球一年能源需求。
中国嫦娥五号带回的月球样品分析显示,月壤中氦-3含量高达20ppb,这种清洁能源的开发将彻底改变地球能源格局。
月球基地建设将推动空间技术革命。
月球低重力环境(1/6g)为材料科学提供了独特实验平台,3D打印技术在月壤利用方面已取得突破,可实现就地取材建造栖息地。
月球轨道空间望远镜阵列的部署将使人类对宇宙暗物质、暗能量的研究取得突破性进展,这种科学发现将反哺地球物理学与天文学的发展。
五、文明启示:地月关系对人类未来的昭示地月系统为人类文明提供了独特的时空坐标系。
月球周期作为最古老的天文历法,深刻影响了人类文化的形成。
从玛雅历法到中国农历,从伊斯兰历到犹太历,不同文明均将月球周期作为时间划分的基础。
这种天文历法不仅指导农业生产,更塑造了人类社会的宗教信仰与艺术创作。
月球作为地球的"太空实验室",为人类认知宇宙提供了天然平台。
月球无大气层的环境使天体观测不受大气湍流影响,阿波罗17号任务拍摄的"蓝色弹珠"照片改变了人类对地球的认知。
月球基地的建设将推动人类开展地外生存实验,这种经验积累对未来火星殖民具有直接参考价值。
地月关系揭示了文明发展的辩证法则。
月球对地球的潮汐作用既带来自然灾害,也创造了生态机遇;月球资源的开发既可能缓解地球资源危机,也可能引发新的地缘政治冲突。
这种双重性提示人类在追求科技进步的同时,必须建立可持续发展的伦理框架。
结语地球与月球的共生关系构成了宇宙中最精妙的协同进化范例。
月球作为地球的"时空标尺",通过引力作用塑造着地球的生态节律;作为"能量纽带",通过资源开发推动着地球的文明跃迁;作为"文明镜鉴",通过空间探索启示着人类的未来方向。
这种相辅相成的关系不仅体现了自然法则的精妙,更昭示着文明发展的辩证法则:在危机中孕育机遇,在限制中创造可能。
当我们仰望星空时,看到的不仅是两个天体的永恒舞蹈,更是宇宙智慧给予人类的最深刻启示。
诺亚方舟遗址探索的过程是什么样的 圣经中的故事是什么样的
这一发现引起了土耳其政府官员的高度重视。
在现今土耳其的东部,接近亚美尼亚(Armenia)和伊朗(Iran)边界,有座名为亚拉腊的高山(Mount Ararat), 土耳其人称之为Aghri Dagh。
朱迪山 此山有两个顶峰,即海拔16,804尺(5,122米)高的“大亚拉腊”(Great Ararat),及海拔12,840尺(3,914米)高的“小亚拉腊”(Little Ararat)。
“大亚拉腊”在海拔14,000尺(4,267米)以上之处, 长年积雪.此山被认为是方舟停留之处.。
探险队称,他们已对遗迹进行了碳元素鉴定。
结果证明此次发现的遗迹可溯至4800年前,这个时间也正是圣经、古兰经 中所提诺亚方舟的年代。
参与此次探索的荷兰著名方舟探索家格力特-艾顿介绍说,这次发现的诺亚方舟遗迹,有非常多的细节与历载吻合:高度超过4000米、方舟在山上是轻微倾斜、而且是棕红色的木头、颇长的长方形,艾顿称,已有大量的证据表明,这个木结构就是《圣经》《古兰经》 中记载的诺亚方舟遗迹。
土耳其亚勒省文化局局长米辛-布卢表示,两千多年以来,历史记载及目击者证据都指出,有一艘古老的大船避过洪水而停泊于朱迪山上,人们相信那是诺亚方舟。
而这次探险队发现的这个长方形木结构,以及初步的科学研究,人们相信这就是历史记载中的诺亚方舟遗迹。
探险队成员在接受腾讯科技专访时称,可以99.9%的肯定,我们所发现的遗迹就是当年的诺亚方舟。
方舟共有7个空间,最大的空间高5米、长10米。
方舟共分上中下三层,里面还有数个隔间,其中一间带有木杆围栏和一些绳索,我们猜测是诺亚【努哈】圣人人用来圈养动物的。
探索队的惊人发现并未让所有的人信服,有媒体称,遗迹中的木质设施似乎是由柏木制成,而非圣经中提到的歌斐木。
同时,英国牛津大学古代史学者Nicholas Purcell也表示,经常有人宣布此类发现,此次中土两国探索者的声明并无任何新意。
4年前,美国人Porcher Taylor在经过长达十年的探索研究后宣布,通过卫星图片发现了诺亚方舟的遗迹。
牛津大学学者Purcell称,“如果说洪水在公元前2800年曾上涨至欧亚大陆4000米海拔高度的地方,那么当时已经存在数个世纪的埃及与文明,又怎么继续发展呢?” 另一位英国学家Mike Pitt也表示,“如果说真有这么一场毁天灭地的洪水,我觉得全球各处都可以发现相关的地理证据。
” 然而,两国的探险者并未因此气馁。
在土耳其政府的支持下,他们计划向联合国教科文组织提出申请,以保护此处遗迹不会受到考古挖掘工作的损害。
诺亚方舟介绍 诺亚方舟(Noah‘s Ark)是出自圣经《创世纪》中的一个引人入胜的历史故事。
由于偷吃禁果,亚当夏娃被逐出伊甸园。
亚当活了930岁,他和夏娃的子女无数,他们的后代子孙传宗接代,越来越多,逐渐遍布整个大地。
此后,该隐诛弟,揭开了人类互相残杀的序幕。
人类打着原罪的烙印,上帝诅咒了土地,人们不得不付出艰辛的劳动才能果腹,因此怨恨与恶念日增。
人们无休止地相互厮杀、争斗、掠夺,人世间的暴力和罪恶简直到了无以复加的地步。
上帝看到了这一切,他非常后悔造了人,对人类犯下的罪孽心里十分忧伤。
上帝说:"我要将所造的人和走兽并昆虫以及空中的飞鸟都从地上消灭。
"但是他又舍不得把他的造物全部毁掉,他希望新一代的人和动物能够比较听话,悔过自新,建立一个理想的世界。
在的人群中,只有诺亚在上帝眼前蒙恩。
上帝认为他是一个义人,很守本分;他的三个儿子在父亲的严格教育下也没有误入歧途。
诺亚也常告诫周围的人们,应该赶快停止作恶,从充满罪恶的生活中摆脱出来。
但人们对他的话都不以为然,继续我行我素,一味地作恶享乐。
上帝选中了诺亚一家:诺亚夫妇、三个儿子及其媳妇,作为新一代人类的种子保存下来。
上帝告诉他们七天之后就要实施大毁灭,要他们用歌斐木造一只方舟,分一间一间的造,里外抹上松香。
这只方舟要长300肘、宽50肘、高30肘。
方舟上边要留有透光的窗户,旁边要开一道门。
方舟要分上中下三层。
他们立即照办。
上帝看到方舟造好了,就说:"看哪,我要使洪水在地上泛滥,毁灭天下,凡地上有血肉、有气息的活物无一不死。
我却要与你立约,你同你的妻子、儿子、儿媳都要进入方舟。
凡洁净的畜类,你要带七公七母;不洁净的畜类,你要带一公一母;空中的飞鸟也要带七公七母。
这些都可以留种,将来在地上生殖。
" 诺亚600岁生辰,海洋的泉源都裂开了,巨大的水柱从地下喷射而出;天上的窗户都敞开了,大雨日夜不停,降了整整40天。
水无处可流,迅速地上涨,比最高的山巅都要高出15肘。
凡是在旱地上靠肺呼吸的动物都死了,只留下方舟里人和动物的种子安然无恙。
方舟载着上帝的厚望漂泊在无边无际的汪洋上 上帝顾念诺亚方舟中的飞禽走兽,便下令止雨兴风,风吹着水,水势渐渐消退。
诺亚方舟停靠在亚拉腊山边。
又过了几十天,诺亚打开方舟的窗户,放出一只乌鸦去探听消息,但乌鸦一去不回。
诺亚又把一只鸽子放出去,要它去看看地上的水退了没有。
由于遍地是水,鸽子找不到落脚之处,又飞回方舟。
七天之后,诺亚又把鸽子放出去,黄昏时分,鸽子飞回来了,嘴里衔着橄榄叶,很明显是从树上啄下来的。
再过7天,诺亚又放出鸽子,这次鸽子不再回来了。
挪亚601岁那年,地上的水都退干了。
挪亚开门观望,地上的水退净了。
大地全干了。
于是,上帝对诺亚说:“你和妻儿媳妇可以出舟了。
你要把和你同在舟里的所有飞鸟,动物和一切爬行生物都带出来,让它们在地上繁衍滋长吧。
”于是,诺亚全家和方舟里的其他所有生物,都按着种类出来了。
后世的人们就用鸽子和橄榄枝来象征和平。
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