迄今为止最准确的测量！科学家终于确定了宇宙中总共有多少物质！

委婉地说，构成我们宇宙的物质是难以测量的。我们知道，宇宙的物质能量密度(matter-energy density)大部分是由暗能量组成的，暗能量是一种推动着宇宙膨胀的神秘未知力量，我们还知道，除了暗能量之外，其余就是正常的物质和暗物质。

准确计算出这三种物质的比例是很困难的，但研究人员现在表示，他们已经进行了迄今为止最精确的测量来确定这些物质的比例。

根据他们的计算，普通物质和暗物质加起来占宇宙物质能量密度的31.5%。剩下的68.5%是暗能量。

来自加州大学河滨分校和埃及国家天文与地球物理研究所的天文学家穆罕默德·阿卜杜拉(Mohamed Abdullah)说：“为了方便理解，如果宇宙中所有物质均匀分散在空间里，平均质量密度只有六个氢原子每立方米。”

“我们知道80%的物质实际上是暗物质，但实际上，这些物质中的大多数并不是由氢原子组成的，而是由一种连宇宙学家都还不了解的物质组成。”

理解暗能量实际上对我们理解宇宙至关重要。但我们不知道它到底是什么，暗能量名字中的“暗”指的其实就是这种物质的神秘性质，它似乎是驱动宇宙膨胀的力量，科学家们已经证实，宇宙膨胀的速度在达到一个点之后就很难再进行进一步的精确测量。

一旦我们对膨胀速率有了更好的理解，我们就能更好地理解整个宇宙的演化过程。因此，一般来说，确定暗能量的性质对于宇宙学来说是一项非常重要的任务，而完成这项任务有很多方法。

阿卜杜拉和他的团队采用了一种基于物质在星系团中的运动方式的方法。星系团是由成千上万个星系通过引力结合在一起组成的团。

一般来说，星系团是测量宇宙物质的好工具。这是因为组成它们的物质是在宇宙的生命周期中(大约138亿年)由于重力作用聚集起来的物质。

我们在一定空间内所能观察到的星团的数量对物质的数量非常敏感，因此计算它们是一个合理的测量方法。但是，这种计算并不简单。

“更高比例的物质会导致更多的星团的出现，”阿卜杜拉说。

“对我们团队来说，‘金发姑娘原则’的挑战就是测量星团的数量，然后确定哪个答案是‘刚刚好’。但精确测量任何星系团的质量都很困难，因为大多数物质都是黑暗的，我们用望远镜是看不到的。”

研究小组利用了一种叫做GalWeight的技术来解决这个问题。它利用星系团内部和周围星系的轨道来确定哪些星系实际上属于任意给定的星系团，哪些不属于，这种方法的准确率超过98%。他们说，这种方法提供了一个更准确的星团普查，反过来得到更准确的质量计算。

新墨西哥州立大学的天文学家Anatoly Klypin解释说:“使用我们的GalWeight星系轨道技术的一个巨大优势是我们的团队能够单独确定每个星团的质量，而不是依靠其他更间接的统计方法。”

该团队将他们的技术应用到斯隆数字巡天计划(Sloan Digital Sky Survey)所收集的观测数据中，并创建了一个星系团目录。然后将这些星系团与星系的数值模拟进行比较，来计算宇宙中物质的总量。

该小组得出的结果为31.5%的物质和68.5%的暗能量，这与宇宙物质能量密度的其他测量结果非常一致。

加州大学河滨分校的天文学家Gillian Wilson说：“我们已经成功地利用星系团技术进行了最精确的测量。”

“此外，这是第一次使用星系轨道技术，而使用这种技术获得的值与那些使用非星团技术的团队所获得的值一致，这些非星团技术包括宇宙微波背景各向异性、重子声振动、Ia型超新星或引力透镜方法。”

研究小组说，对于继续探测宇宙的宇宙学性质来说，这个结果证明了GalWeight方法可以是一个非常有用的工具。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

原文来源：https://www.sciencealert.com/we-have-a-new-measurement-for-the-amount-of-matter-in-the-universe