让每个镜头,都记录精彩
EPFL研究人员多年来一直在研究使用引力透镜进行的新测量，这是一种创新的方法，它表明宇宙的膨胀速度比以前想象的要快。
使用NASA哈勃太空望远镜的一组天文学家宣布，宇宙膨胀的速度超出了预期。他们使用引力透镜法测量了膨胀率（称为哈勃常数，即H 0），这是一种全新技术，完全独立于EPFL天体物理实验室（LASTRO）多年来从事的任何以前的方法。
这项研究由COSMOGRAIL的Wellspring或H0LiCOW中的H0镜片小组领导。COSMOGRAIL代表重力透镜的宇宙学监测，是EPFL天体物理学家发起的一项大型国际项目，用于监测重力透镜。它代表了迄今为止使用引力透镜法进行的最精确的测量，其中前景星系的重力像一个巨型放大镜一样起作用，放大并扭曲了来自背景物体的光。
结果表明，本地宇宙的扩展速度比预期的快。研究人员计算出的哈勃常数值为每兆秒每秒73公里（不确定性为2.4％）。这意味着，由于宇宙的膨胀，银河系每离开地球330万光年，它的移动速度似乎会加快每秒73公里。这个值与之前的67个值有很大的不同，后者是基于欧洲航天局的普朗克卫星对宇宙在超过130亿年前的表现的观察得出的。
这两个值之间令人不安的差异-由局部宇宙的引力透镜测量结果计算出的膨胀率，以及从早期宇宙中背景辐射按传统方式预测的增长率-在天体物理学界引起了动荡。这是因为知道宇宙膨胀速度的精确值对于确定宇宙的年龄，大小和命运至关重要。揭开这个谜底是近几年天体物理学面临的最大挑战之一。
H0LiCOW小组负责人，德国马克斯·普朗克天体物理研究所的Sherry Suyu说：“如果这些结果不一致，则可能暗示我们尚未完全理解物质和能量如何随时间演化，特别是在早期。”
小号九遥远的类星体
H0LiCOW团队使用哈勃望远镜观测了六个遥远类星体发出的光线，这些气体是星系中心气体绕行的超大质量黑洞发出的明亮探照灯。类星体是理想的背景对象，其原因很多。例如，它们是明亮的，极远的并且散布在整个天空中。望远镜观察到来自每个类星体的光如何通过巨大的前景星系的引力倍增成四个图像。
来自每个透镜类星体图像的光线通过太空到达地球的路径略有不同。路径的长度取决于使视线向类星体变形的物质的数量。为了追踪每条路径，天文学家监视了类星体的黑洞吞噬物质的闪烁。当光线闪烁时，每个镜头图像在不同的时间变亮。
这一闪烁序列使研究人员能够测量透镜光沿着其到达地球路径时每个图像之间的时间延迟。为了充分了解这些延迟，研究小组首先使用哈勃望远镜绘制了每个透镜星系中物质分布的准确图。然后，天文学家可以可靠地推断出从星系到类星体，以及从地球到星系以及背景类星体的距离。通过比较这些距离值，研究人员测量了宇宙的膨胀率。
东京大学Kavli宇宙物理与数学研究所的团队成员Kenneth Wong说：“每个时延的长短表明了宇宙的扩展速度。“如果时间延迟更短，那么宇宙将以更快的速度膨胀。如果它们更长，则扩展速度会更慢。”
观察40个镜头系统
“我们克服的挑战之一是通过COSMOGRAIL进行专门的监视程序，以获取其中一些类星体透镜系统的时间延迟，” EPFL LASTRO实验室的研究员，COSMOGRAIL的创始人兼负责人FrédéricCourbin说。
Suyu补充说：“开发了新的质量建模技术来测量星系的物质分布，包括我们设计为利用高分辨率哈勃成像技术设计的模型。” “这些图像使我们能够重建类星体的宿主星系，并表征透镜系统的环境，从而影响光线的弯曲。新的质量建模技术结合时间延迟，可帮助我们测量到星系的精确距离。”
从2012年开始，H0LiCOW团队现在已经获得了哈勃图像和10个透镜类星体和中间透镜星系的时延信息。该团队的目标是观察30个以上的透镜类星体系统，以将其2.4％的不确定度降低到1％。