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哈勃新数据加剧宇宙膨胀之谜!我们对宇宙怕是存在什么误会

2019-04-26

上个世纪二十年代末,埃德温·哈勃通过观测发现宇宙正在不断膨胀,并提出著名的哈勃定律,为现代宇宙学奠定基础。在经过大量理论与观测的验证后,宇宙膨胀早已成为主流科学界的共识,但是对宇宙膨胀的研究却还有很长的路要走。

宇宙膨胀艺术想象图,图源:NASA

哈勃定律指出,宇宙中星系的退行速度与它们的距离成正比,而这个比值被称为哈勃常数。科学家通常用哈勃常数来表征宇宙膨胀的速率。因此,测定哈勃常数成了天文学中的一大课题。

目前测定哈勃常数的方法主要有两种。

其一,对宇宙微波背景辐射展开探测,再结合宇宙学模型和理论推算出哈勃常数。迄今为止,欧航局的普朗克卫星对宇宙微波背景辐射作出了最精确的探测,使科学家得以测算出哈勃常数相对可靠的数值。

普朗克卫星绘制的宇宙微波背景辐射,图源:ESA

其二,用造父变星和Ia型超新星作为标准烛光来测量星系的距离,再结合红移现象测得星系的退行速率,然后用哈勃定律推算出哈勃常数。哈勃太空望远镜等众多观天神器都在参与相关研究。

Ia型超新星艺术想象图,图源:ESO

令人头疼的是,两种方法测得的哈勃常数并不一致,而且差异超出了测量误差范围。近几年,已经有多项研究指出了这个问题。

比如,科学家曾在2018年利用哈勃太空望远镜和盖亚卫星的观测数据,对哈勃常数进行测定,结果为73.52±1.62km/s/Mpc,不确定度仅2.2%。相比之下,普朗克卫星团队给出的哈勃常数的值为67.80±0.77km/s/Mpc。两者居然存在8%左右的差距!这意味着我们现有的宇宙学模型和理论可能存在一些问题。

现在,哈勃太空望远镜的最新观测数据继续加剧了这一宇宙谜题。

在一项新研究中,科学家利用哈勃太空望远镜对大麦哲伦星系中的70颗造父变星展开观测,并基于此提升标准烛光法的测量精度。然后,他们手握更精准的量天尺,对哈勃常数进行了测算,将结果的不确定度从之前的2.2%降低至1.9%。

哈勃拍摄的大麦哲伦星系的一个星团,其中包含一颗造父变星,图源:NASA

然而,新测算的哈勃常数值与普朗克卫星团队给出的差异依旧。而且,这项新结果表明,由偶然原因造成该差异的可能性仅十万分之一。看来,我们对宇宙可能真的存在什么误会。

对于这种差异,有些科学家将锅甩给了暗能量,提出所谓的早期暗能量猜想,认为宇宙大爆炸之后不久可能发生了一次暗能量爆发,使宇宙膨胀得比预期快。还有人认为这可能与宇宙中一种全新的亚原子粒子有关。

至于真相如何,目前还是一个谜。

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