【搜狐科學(xué)消息】據(jù)英國《物理世界》最新報道，一個由天文學(xué)家和物理學(xué)家組成的國際小組第一次探測到了星系團(tuán)（galaxy clusters）的大尺度移動。他們使用的是一項幾乎40多年前的理論，這也是第一次直接測量宇宙學(xué)距離上物體的運(yùn)動。這樣的天文觀測能夠使我們更好的理解宇宙的形成和演化，亦能幫助天文學(xué)家研究暗物質(zhì)和暗能量的性質(zhì)。

天文學(xué)家第一次探測到了星系團(tuán)（galaxy-clusters）的大尺度移動。這樣的天文觀測能夠使我們更好的理解宇宙的形成和演化。


運(yùn)動引起的“蘇尼亞耶夫-澤爾多維奇效應(yīng)”是由于星系團(tuán)中的電子做整體運(yùn)動，其中的高能電子和宇宙背景輻射相互作用的結(jié)果。

　　早在1972年，前蘇聯(lián)理論物理學(xué)家蘇尼亞耶夫（Rashid Sunyaev）和澤爾多維奇（Yakov Zel'dovich）認(rèn)為，星系團(tuán)的整體移動在理論上應(yīng)該會導(dǎo)致宇宙背景微波輻射（CMB）溫度的輕微變化。宇宙背景微波輻射是宇宙大爆炸的剩余熱輻射?！疤K尼亞耶夫-澤爾多維奇效應(yīng)”是高能電子通過“逆康普頓散射”對宇宙背景微波輻射產(chǎn)生的擾動。該效應(yīng)可被分成熱效應(yīng)、運(yùn)動效應(yīng)和極化效應(yīng)，其中由運(yùn)動引起的效應(yīng)被用來測量這種大尺度的運(yùn)動。

　　運(yùn)動引起的“蘇尼亞耶夫-澤爾多維奇效應(yīng)”是由于星系團(tuán)中的電子做整體運(yùn)動，其中的高能電子和宇宙背景輻射相互作用的結(jié)果。來自朝向我們運(yùn)動的星系團(tuán)方向的背景微波輻射看起來比正常情況要高百萬分之幾度，而來自背離我們運(yùn)動的星系團(tuán)方向的背景微波輻射看起來要冷一些。雖然該理論是在40年前提出的，但這是第一次觀測到由運(yùn)動引起的“蘇尼亞耶夫-澤爾多維奇效應(yīng)”。

　　為了克服測量這種非常小的溫度變化，來自美國加州理工大學(xué)伯克利分校的物理學(xué)家尼克•漢德（Nick Hand）和來自智利“阿塔卡馬宇宙學(xué)望遠(yuǎn)鏡”（ATC）以及新墨西哥州“重子振蕩光譜學(xué)巡天”（BOSS）工程項目的另外58名科學(xué)家一起，對來自多個星系團(tuán)的溫度測量結(jié)果進(jìn)行了綜合分析。科學(xué)家把來自“重子振蕩光譜學(xué)巡天”工程中的27291個明亮星系的數(shù)據(jù)與“阿塔卡馬宇宙學(xué)望遠(yuǎn)鏡”在2008年—2009年測量的數(shù)據(jù)疊加在一起。因為每一個星系都居于一個星系團(tuán)中，所以星系的位置就用來確定擾動背景微波輻射的星系團(tuán)的位置。

　　該小組利用的這些星系團(tuán)的距離有幾十億光年遠(yuǎn)，以600公里每秒的速度運(yùn)動。在這個距離上的物體的運(yùn)動測量起來非常困難，因為這需要精確的距離測量。漢德說：“運(yùn)動蘇尼亞耶夫-澤爾多維奇效應(yīng)”的優(yōu)勢在于該效應(yīng)的量級與星系團(tuán)離開我們的距離無關(guān)，因此我們可以用來測量離我們非常遙遠(yuǎn)的物體的運(yùn)動。該方法也可以作為一種獨(dú)立于目前使用的方法來對宇宙大尺度結(jié)構(gòu)進(jìn)行測量。”

　　科學(xué)家從“重子振蕩光譜學(xué)巡天”中獲得的27291個星系數(shù)據(jù)中抽取了7500個最明亮的星系發(fā)現(xiàn)了“蘇尼亞耶夫-澤爾多維奇效應(yīng)”。由于兩個星系團(tuán)之間的引力吸引作用，它們之間相互靠近，此時“運(yùn)動蘇尼亞耶夫-澤爾多維奇效應(yīng)”變得非常顯著——宇宙背景微波輻射數(shù)據(jù)上較熱的部分意味著該星系向著我們移動，與“多普勒效應(yīng)”類似。由于溫度變化的數(shù)據(jù)是平均了幾千個星系的測量結(jié)果，所以“運(yùn)動蘇尼亞耶夫-澤爾多維奇效應(yīng)”的信號非常清晰。

　　通?！斑\(yùn)動蘇尼亞耶夫-澤爾多維奇效應(yīng)”信號非常微弱，這是因為微波輻射穿過星系團(tuán)的時候與其中的電子相撞的幾率非常低，從與電子的碰撞中獲得的能量變化也非常低。通過對數(shù)據(jù)集中幾千個星系的數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加處理，減小了其中的誤差，從而得出了非常強(qiáng)的信號。（編譯：雙螺旋）