新的测量方法，得出不同的哈勃常数，引发宇宙基本属性的新解释

杨俊语语il

天文学家们用一种和以往完全不同的恒星，对宇宙膨胀的速度进行一次测量。这一次的测量结果来自于NASA的哈勃太空望远镜，测量结果成了天体物理学中一个激烈争论的问题中心，而且这个问题可能会引发对宇宙基本属性的新解释。

图解: 哈勃常数的值是通过比较星系的距离与远离地球的明显衰退率（由于空间膨胀的相对论效应）来计算的。图片来源：nasa/esa/judy schmidt

近一个世纪以来，科学家已经知道宇宙正在膨胀，这意味着宇宙中的星系之间的距离每秒都变得越来越大。 但究竟以多大的哈勃常数值在空间扩展，仍然难以捉摸。

现在，芝加哥大学教授温迪·弗里德曼和他的同事对现代宇宙膨胀的速度有了一个测量评估。测量数据表明星系之间的空间正在以超出科学家预期的速度膨胀。弗里德曼的研究是这个的几项研究之一，这些研究指出，现代膨胀测量数据与130多亿年前欧洲航天局(ESA)普朗克卫星(Planck)测量的宇宙膨胀数据之间存在很大的差异。

随着越来越多的研究指出预测和观测结果之间存在差异，科学家们正在考虑他们是否需要在宇宙的基础物理中提出一个模型来解释这种差异。

“哈勃常数是宇宙学参数，它决定了宇宙的绝对规模、大小和年龄;这是我们量化宇宙演化最直接的方法之一，”弗里德曼说。“我们之前看到的差异并没有消失，但这一证据表明，对于我们当前的宇宙模型中是否存在根本性的缺陷，是否存在一个直接且令人信服的理由，目前尚无定论。”

在《天体物理学》上发表的新论文中，弗里德曼和她的团队宣布了一种用红巨星测量哈勃常数的新方法。他们用哈勃望远镜新的测量结果表明，宇宙附近的膨胀速度略低于每秒70千米/百万秒(km/s/Mpc)。一秒相当于3.26光年的距离。

图解: 这些星系是从哈勃太空望远镜计划中挑选出来的，用来测量宇宙的膨胀率，称为哈勃常数。中间一排是哈勃望远镜的全视野。最下面一行放大到哈勃望远镜的视场。红巨星由黄色圆圈标识。图片来源：nasa/esa/w.freedman（芝加哥大学）/eso/数字化天空调查

这一测量值略小于哈勃SH0ES(超新星，H0，状态方程)团队使用造父变星报告的74 km/s /Mpc。造父变星是一种恒星，其脉冲周期与它的峰值亮度相对应。美国马里兰州巴尔的摩市约翰·霍普金斯大学和太空望远镜科学研究所的亚当·里斯领导的研究小组报告说，他们利用造父变星距离测量技术，将观测结果提高到迄今为止最高的精度。

测量宇宙膨胀率的主要难题就是精确计算到遥远星系的距离。

在2001年，弗里德曼领导的研究小组利用遥远的恒星对哈勃常数进行了具有里程碑意义的测量。哈勃太空望远镜主要项目组用造父变星作为距离标记来测量哈勃常数。他们项目得出结果是对我们宇宙的哈勃常数值是72 km/s/Mpc。

但是，科学家们采取了一种截然不同的测量方法:建立一个基于大爆炸遗留下来的光的涟漪结构的模型，这种结构被称为宇宙微波背景(CMB)。普朗克卫星的测量结果使科学家能够预测早期宇宙可能是如何演变成今天天文学家能够测量到的膨胀速率的。科学家计算出的数值为67.4 km/s /Mpc，与造父变星测得的速度74.0 km/s /Mpc存在很大差异。

天文学家一直在寻找可能导致这种差异的任何因素。弗里德曼说:“很自然地，人们就会产生这样的问题:这种差异是来自天文学家对我们所测量的恒星的某些方面不了解，还是我们的宇宙模型不够完整。”“或者两者都需要改进。”弗里德曼的研究小组试图用一颗完全不同的恒星，去建立一种新的、完全独立的方式，计算哈勃常数，来检验他们的结果。

某些恒星会以一颗非常明亮的红巨星的结束自己的生命。从现在开始，我们的太阳将经历数十亿年的进化阶段。在某一时刻，这颗恒星经历了一场被称为氦闪的灾难性事件，温度上升到大约1亿度，恒星的内部结构被重新排列，最后它的亮度会极大地减弱。天文学家可以通过测量这一阶段不同星系中红巨星的亮度，来确定它们的距离。

哈勃常数是目标星系的退行速度同距离的比值——退行速度是星系移动的速度。该小组的计算结果表明，哈勃常数为每秒69.8千米/百万秒(km/s/Mpc)。，超过了普朗克卫星和里斯小组得出的数值。

弗里德曼说:“我们最初的想法是，如果造父变星和宇宙微波背景之间存在一个需要解决的问题，那么红巨星的这种方法有关键性作用。”

但研究人员表示，虽然测量结果与普朗克卫星的结果更接近，但这结果并不是只支持一种答案而不支持另一种。

NASA计划于21世纪20年代中期发射广域红外探测望远镜(WFIRST)，它将让天文学家能够更好地探索哈勃常数在跨越宇宙时间的价值。首先，它具有类似哈勃望远镜的分辨率和100倍的天空视野，将提供丰富的新型Ia型超新星、造父变星和红巨星的视野，从根本上改善对近处和远处星系的距离测量。

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天文学名词

3. spaceanswers-熵

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原文地址：今日头条

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