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天文学家发现宇宙学矛盾

来源: 中国科技信息网  作者:   2006-08-03 11:37  编辑: 刘英


  [作者:谭华海译]

  [来源:中国科学技术信息研究所加工整理]

  据教育部科技发展中心网2006年8月2日报道:近日天文学家在一次简单的巡天探测中,通过对同样都是宇宙中极其明亮的天文学现象类星体和伽玛射线爆的观测,发现了一个令人困惑的不一致性。伽玛射线爆方向上的星系出现的几率是类星体方向上的四倍。

  类星体被认为是通过遥远星系中心的超大质量黑洞的吸积作用提供能量的。而伽玛射线爆是大质量恒星死亡前的阵痛,它是宇宙中能量最高的爆发。但是没有任何理由显示处于前景的星系与这些背景光源有任何联系。

  美国加州大学圣克鲁斯大学天文学与天体物理副教授Jason X. Prochaska说:“这个结果与我们对宇宙学的基本概念矛盾,我们正在试图解释它。”Prochaska和研究生Gabriel Prochter领导了这次巡天计划,他们正在利用美国宇航局(NASA)的斯威夫特卫星的观测数据研究持续时间比较长的伽玛射线爆(GRBs)。他们的发现被写成论文提交给了《Astrophysical Journal Letters》杂志。这篇论文给出的奇怪的天文学暗示在天文家们之间引起了广泛的争论。

  这项研究是基于非常直接的物理概念的。当伽玛射线爆或类星体发出的光经过一个前景星系时,星系气体会吸收某些特定波长的光线,使星系的光谱呈现出某种特征结构。这是星系存在于某种天体之前的标志,即使星系本身非常暗,不易观察。

  Prochter和Prochaska在他们的最新研究中分析了15个伽玛射线爆,发现在14个伽玛射线爆的方向上有很强的吸收线,显示存在星系。他们曾经利用斯隆数字巡天计划(SDSS)的数据分析过类星体的情况。根据类星体的研究,他们预言在伽玛射线爆的研究中应该是3.8个星系,而不是14个。

  类星体的分析工作是在超过5万次SDSS观测的基础上进行的。所以从统计学上说,类星体的事例数比伽玛射线爆的事例数丰富得多。但是,他们的结果是由统计偶然性造成的几率小于万分之一。

  研究人员们提出了对这种不一致性的三种可能的解释。第一个认为一些类星体在星系的尘埃中变得暗淡了。如果类星体在一个尘埃星系后,那么它就看不见了。Prochter说:“对此的相反意见是,类星体的观测数据库非常大,尘埃的效应已经被很好的排除出去了。”

  另一个可能性是,伽玛射线爆光谱的吸收线来自于伽玛射线爆本身喷发出的气体,而不是处于前景的星系的气体。但是几乎在每个情况中,当研究人员们更仔细的观察伽玛射线爆是,他们实际上都发现了在相同位置上的气体星系。

  第三种观点认为,处于前景的星系可能起到引力透镜的作用,加强了背景天体的亮度。这种效应在伽玛射线爆和类星体两种情况中有些不同。虽然Prochaska个人更倾向于这种解释,但是有些因素使伽玛射线爆产生强引力透镜的可能性不大。Prochaska说:“那些引力透镜专家告诉我这个解释不太可能。”

  他们的论文草稿在网络上贴出数周之后,引起了天文学家们的广泛讨论,已经至少有一篇新的论文试图解释这个现象。但是迄今为止这个发现仍然让人困惑。

  Prochaska说:“伽玛射线爆的样本太少了,所以我们希望能在分析中把样本增加三四倍。这在斯威夫特卫星的后续观测中可能实现,但是这需要时间。”

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