密歇根大学摩根·舍伯恩 艺术家在ULAS J1120+0641中绘制的吸积盘，这是一个非常遥远的类星体，由质量是太阳20亿倍的超大质量黑洞提供动力
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Kornmesser 类星体是非常遥远的天体，能发射大量的光，天体物理学家用它们来探索宇宙学理论
在某些情况下，天体物理学家用它们来估计宇宙膨胀的速度，称为哈勃常数
现在，密歇根大学和夏威夷大学天文研究所的一组研究人员正在提出一种新的方法，利用它们来直接测量宇宙的膨胀
他们提出了一种叫做强度相关散斑的方法来测量来自同一类星体的两条光路中的红移之间的差异。红移是指光在膨胀的宇宙中传播时发生拉伸，导致其波长延长
该小组的方法发表在《物理评论》杂志上
当一个巨大的星系团位于地球和一个给定的类星体之间时，来自同一个类星体的光可以直接传播到我们这里，或者因为星系团的重力作用而绕着星系团弯曲
围绕星团弯曲的光可以在光以直线传播到地球后100年到达
这可能会导致类星体变成所谓的强透镜:在我们看来，看起来像四个类星体的东西实际上是一个类星体，它的光被前景星系团的引力折射给我们
理论上，物理学家可以测量从单个类星体沿弯曲路径传播到地球的光的红移，并将其与沿不同路径传播到地球的光的红移进行比较
然而，虽然已经通过测量颜色的时间变化确定了少数类星体的时间延迟，但迄今为止，直接测量两条路径之间的微小红移(对应于十年左右的宇宙小膨胀)是不可能的
“这些不同图像的红移被延迟了，在这种延迟中，宇宙扩大了
这种测量不能用普通的分光镜来完成，在分光镜中，你可以非常精确地测量两条间隔很近的光线的波长
U-M物理学家格雷戈里·塔雷说:“之所以做不到这一点，是因为光源中含有各种随机运动的原子，它们发射的辐射会发生多普勒频移。”
这种多普勒频移的集合被称为多普勒展宽，导致光频率在同一幅图像中扩散，以至于很难精确测量一幅类星体图像的平均红移
“这个项目源于我曾经有过的一个想法，那就是直接测量宇宙的膨胀
问题是我们没有摄谱仪来测量100年后发生的宇宙的小红移，”夏威夷大学宇宙学理论家伊斯特万·萨普迪说
“这样的测量将直接告诉我们宇宙在10年内膨胀了多少，最终确定哈勃常数，这是目前宇宙学的圣杯
" 塔雷和萨普迪找到了U-M光学物理学家罗伯特·梅林，他建议使用一种光学物理方法，叫做强度关联
该方法考虑了多普勒展宽光的频率集合，并将频率压缩成一条平均线
塔雷还把它比作当两个非常相似的音叉被敲击时，或者当两根紧密调谐的弦在一把12弦吉他上被一起弹奏时，你听到的和声
多普勒效应通常被描述为救护车经过你身边时的声音
梅林把他的方法比作一组向北行驶的救护车和一组向南行驶的救护车
在一群救护车发出的刺耳声音中，会传来一个刺耳的音符
梅林说:“在这两组中，我试图测量平均声音频率，这两组的平均声音频率几乎相同——差异非常小。”
“但这种方法可以非常精确地测量平均值的差异
" 将这种方法应用于来自类星体的光，沿着一条路径弯曲到地球的光具有一个平均频率，而沿着另一条路径弯曲的光具有另一个平均频率
梅林的方法测量这两个平均值之间的差异
如果它发现一条光以每小时50英里的速度行进，并且在某个时间之后，以每小时52英里的速度行进，物理学家可以设计类星体的加速度
“我们的效应利用了这样一个事实，即如果未加载的颜色非常相似，多普勒和其他形式的加宽对原子发射的光的颜色之间的相对差异几乎没有影响，”U-M物理学研究生和论文合著者诺亚·格林说
“就好像我们的救护车每个都有两个在音乐上非常接近的klaxons音高，从这种不和谐的声音中我们可以知道这些音高之间的距离有多远
" 研究人员说，原则上，如果他们能测量数百个不同红移的类星体的加速度，他们就能测量宇宙的加速度
萨普迪说，新方法相当于超高分辨率光谱学
它不仅可以第一次直接测量宇宙的膨胀，还可能有研究人员尚未想象到的其他应用
塔雷说，检验这一理论的下一步将是开发可以放置在大型地面望远镜上的仪器
该仪器将精确测量由强透镜类星体发射的光子的到达时间，这样物理学家就可以确定类星体的红移
“如果我们能做到这一点，那么我们不仅可以直接测量作为红移函数的哈勃常数，我们还可以测量暗能量对宇宙加速度的影响，”塔雷说
“这就是为什么这如此令人兴奋
"
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