宇宙膨脹的速度到底有多快

哈勃觀測到了40多個星系，其中包括脈動恒星以及稱為超新星的爆炸恒星，以測量更大的宇宙膨脹距離。這兩種現(xiàn)象都有助于天文學(xué)家標(biāo)記天文距離，這些標(biāo)記指出了膨脹率。

測量宇宙的膨脹率是哈勃太空望遠(yuǎn)鏡在 1990 年發(fā)射時的主要目標(biāo)之一。在過去的 30 年里，太空天文臺幫助科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)并改進了這種加速速度，并發(fā)現(xiàn)了只有全新物理學(xué)才能解決的神秘皺紋。

天文學(xué)家在 1998 年已經(jīng)有了一個意想不到的發(fā)現(xiàn)：“暗能量”。這種現(xiàn)象就像一種神秘的排斥力，加速了膨脹速度。

此外，還有另一個大發(fā)現(xiàn)：在大爆炸之后，本地宇宙的膨脹率與遙遠(yuǎn)宇宙的膨脹率之間存在無法解釋的差異。

科學(xué)家們不理解這種差異，但承認(rèn)它很奇怪，可能需要新的物理學(xué)。

太空望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所的諾貝爾獎獲得者、巴爾的摩約翰霍普金斯大學(xué)的杰出教授亞當(dāng)·里斯說：“你正在從望遠(yuǎn)鏡和宇宙距離標(biāo)記的黃金標(biāo)準(zhǔn)中獲得對宇宙膨脹率的最精確測量。這就是哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的目的，使用我們所知道的最好的技術(shù)來做到這一點。這可能是哈勃的代表作，因為哈勃的生命需要再過30年才能使這個樣本量翻倍?！?/p>

該望遠(yuǎn)鏡以先驅(qū)天文學(xué)家埃德溫·哈勃的名字命名，他于 1953 年去世。他在 1920 年代發(fā)現(xiàn)宇宙中遙遠(yuǎn)的云實際上是星系。

哈勃依靠天文學(xué)家亨麗埃塔·斯旺·萊維特 1912 年發(fā)現(xiàn)稱為造父變星的脈動恒星的亮度周期的工作。造父變星就像宇宙里程標(biāo)記一樣，在銀河系和其他星系中周期性地變亮和變暗。

哈勃的工作揭示了銀河系是眾多星系之一，永遠(yuǎn)改變了我們在宇宙中的視角和位置。這位天文學(xué)家繼續(xù)他的工作，發(fā)現(xiàn)遙遠(yuǎn)的星系似乎在快速移動，這表明我們生活在一個以大爆炸開始的膨脹宇宙中。

對宇宙膨脹率的探測幫助獲得了2011 年諾貝爾物理學(xué)獎，授予索爾·珀爾馬特、布萊恩·施密特和里斯“通過觀測遙遠(yuǎn)的超新星發(fā)現(xiàn)宇宙加速膨脹”。

里斯繼續(xù)領(lǐng)導(dǎo) SHOES（超新星 H0 的縮寫），即暗能量狀態(tài)方程，這是一項研究宇宙膨脹率的科學(xué)合作項目。他的團隊正在《天體物理學(xué)雜志》上發(fā)表一篇論文，該論文提供了哈勃常數(shù)的最新更新，因為膨脹率是已知的。

測量遙遠(yuǎn)的物體創(chuàng)造了一個“宇宙距離階梯”，可以幫助科學(xué)家更好地估計宇宙的年齡并了解它的基礎(chǔ)。

使用哈勃望遠(yuǎn)鏡的多個天文學(xué)家團隊得出的哈勃常數(shù)值等于 73 正負(fù) 1 公里每秒每兆秒差距。（百萬秒差距是一百萬秒差距，或 326 萬光年。）

“哈勃常數(shù)是一個非常特殊的數(shù)字。它可以用來從過去穿到現(xiàn)在，對我們對宇宙的理解進行端到端的測試。這需要大量的詳細(xì)工作”。

但根據(jù)天文學(xué)家利用宇宙標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型（一種暗示大爆炸組成部分的理論）和歐洲航天局普朗克進行的測量，實際預(yù)測的宇宙膨脹速度比哈勃望遠(yuǎn)鏡觀測到的要慢。

另一個太空天文臺普朗克用于測量宇宙微波背景，或 138 億年前大爆炸的剩余輻射。普朗克任務(wù)科學(xué)家得出的哈勃常數(shù)為 67.5 正負(fù) 0.5 公里/秒/兆秒差距。

12 月發(fā)射的詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡將能夠以更清晰的分辨率和更遠(yuǎn)的距離觀察哈勃的英里標(biāo)記，這可能有助于理解這兩個數(shù)字之間的差異。

這對曾經(jīng)決心測量哈勃常數(shù)的宇宙學(xué)家來說是一個激動人心的挑戰(zhàn)?，F(xiàn)在他們發(fā)現(xiàn)自己在質(zhì)疑還有哪些額外的物理學(xué)可以幫助他們解開關(guān)于宇宙的新謎團。

“其實，我并不關(guān)心膨脹值具體是什么，但我喜歡用它來了解宇宙，”里斯說。