宇宙有多重？矛盾的答案暗示新物理学

　　两种完全不同的“称量”宇宙的方式产生了截然不同的结果。如果更精确的测量不能解决这种差异，物理学家可能不得不修改宇宙学的标准模型，这是我们对宇宙最好的描述。 德国波鸿鲁尔大学的天文学家亨德里克·希尔德布兰特说:“如果这真的是标准模型崩溃的一瞥，那将是一场潜在的革命。”

　　在过去的几年里，对所谓的哈勃常数的两次独立计算，也就是今天宇宙膨胀的速度，也引发了对标准模型正确性的类似担忧。这两种测量方法也不一致，造成了所谓的哈勃张力。 这种新的差异被称为σ-8张力，它包括测量宇宙中物质的密度和聚集的程度，而不是均匀分布。结果被封装在一个称为sigma-8的参数中。

　　为了计算σ-8，希尔德布兰特和他的同事们研究了一种被称为弱引力透镜的效应，在这种效应中，由于星系和地球之间的物质的引力，来自遥远星系的光向我们的望远镜轻微弯曲。 由此产生的扭曲非常小，几乎不能改变一个星系的形状。但是如果你取一片天空中数万个星系的平均形状，一个微弱的透镜信号就会出现。假设星系应该相对于地球随机定向，它们的平均形状应该接近圆形——没有弱透镜，也就是说。但是由于这种效应的轻微扭曲，平均形状反而转向椭圆形。

　　天文学家利用这一信号来估计沿着视线穿过大片天空到达各种富含星系区域的中间物质(正常和黑暗的种类)的数量和分布。换句话说，他们设法测量了物质的宇宙密度。 但是要做到这一点，还需要一条信息:到每个被研究的星系的距离。通常，天文学家通过发现光谱红移来计算到另一个星系的距离，红移是指星系的光向光谱红色边的较长波长移动的量。红移越大，物体越远。

　　然而，在处理数百万个星系时，测量单个光谱红移是极其低效的。因此希尔德布兰特的团队转向了一种叫做光度红移的东西，它包括在不同波长下拍摄同一片天空的多幅图像，跨越光学和近红外范围。研究人员利用这些图像来估计每个星系的红移。“它们不如传统的光谱红移，”希尔德布兰德说。“但就望远镜时间而言，它们要高效得多。”

　　在整个分析中，该团队使用了九个波段的数百平方度天空(满月大约半度)的高分辨率图像——四个光学波段和五个近红外波段。这些对大约1500万个星系的观测是由欧洲南方天文台的基洛度测量(KiDS)和VISTA基洛度红外星系测量(VIKING)利用该组织在智利的帕拉纳尔天文台的两台小型望远镜收集的。 VIKING的数据支持了KiDS的数据集，它提供了对同一天空区域的多种近红外波长的观测。星系的距离越大，它离我们越远。这导致更多的星系光红移至近红外范围，所以仅仅依靠光学观测是不够的。

　　红外测量从这些星系捕获了大量的光，从而更好地估计了它们的光度红移。为了确保光度红移尽可能精确，这些观测数据是根据几个相同星系的光谱红移测量值进行校准的，这些测量值是用巴拉那的更大的8米超大望远镜和夏威夷莫纳克亚的10米凯克望远镜进行的。