宇宙总质量有多大？美科学家用新方法计算出了 10的55次方KG

邓文龙

宇宙总质量有多大？美科学家用新方法计算出了宇宙质能总量和比例   

宇宙的总质量为10的55次方千克


2020-10-14 21:16

我们所能看到的一切事物全部都是由物质组成的，还有很多不能直接看到的事物也是由物质组成的，那么我们的宇宙中一共有多少物质？它占宇宙总质量的多少？每个人都很好奇这个问题，近日美国加州大学河滨分校的一个研究团队表示解决了这个问题。



该团队近日在《天体物理学》上发表的文章认为：物质占宇宙物质和能量总量的31%，剩余的69%由暗能量组成。而目前可估算出可观测宇宙中可见物质的总质量为10的53~54次方千克左右，用多种方法探测和计算得到的宇宙总质量大都是约等于这个数量值，由于可见物质总质量只占宇宙质能总量的5%左右，因此一般认为宇宙的总质量相当于10的55~56次方千克左右。



文章的第一作者、加州大学河滨分校物理和天文学系的学者穆罕默德·阿卜杜拉说：“物质占宇宙物质和能量总量的31%，其中约20%的物质由可见的“重子”物质组成，其中包括恒星、星系、原子和生命，剩下的80%由暗物质组成。而如果将所有物质均匀地分布在整个宇宙空间（以可观测宇宙范围计算），那么它的平均质量密度将相当于每立方米只有6个氢原子。”



那么该团队是怎样确定宇宙物质总量的呢？阿卜杜拉解释称是将观察到的每单位体积星系团的数量和质量与数值模拟的预测结果比较，星系团都是过去130多亿年中在自身引力作用下坍塌的物质组成的，测量星系团的数量，就能大致了解到该区域中物质的质量。



但是星系团的数量又是不容易确定的，为此该团队发明了“GalWeight（词意重锤）”，这是一个利用成员星系的轨道来测量该星系团质量的宇宙学工具，研究者们将这个工具应用于“斯隆数字巡天”探测中心的宇宙扫描观测数据上，以创建公开可用的星系团目录，并将星系团数量与模拟结果进行比较，便可确定宇宙中的物质总量。



该团队的主导者、加州大学河滨分校的物理学和天文学教授吉利安·威尔逊说：“我们已经成功地使用星系团技术完成了有史以来最精确的一次测量，这也是星系轨道技术的首次使用。该技术获得的数值与使用非星系团技术（如宇宙微波背景辐射的各向异性、重子声学振荡、Ia型超新星爆发或引力透镜等）获得的数值基本上是一致的。”而且这种技术可以单独确定每一个星系团的质量，无需依赖间接的统计方式，这也使得计算可以进一步精确，该团队由此得出结论认为：物质占宇宙质能总量的31.5±1.3%，这也是目前关于宇宙物质比例的最精确的数字。




参考资料：

新浪科技官方10月14日文章《科学家精确测量宇宙中的物质总量》

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