宇宙到底有多大？巨大的恒星或能解开这个未解之谜

膨胀的宇宙

1929年，美国著名天文学家埃德温·哈勃根据他对宇宙中星系的远离现象，提出了著名的哈勃定律。他告诉我们：宇宙中的星系不仅在远离我们，而且退行速度与它们和我们之间的距离成正比。

从那个时候开始，人们关于宇宙的诞生也有了一个初步的猜想。通过宇宙膨胀的现状进行反推，会发现宇宙的初始状态可能是集中在一起的一个点。当然了，科学家们并不是简单地通过这种逻辑来进行分析，相关的理论计算也告诉我们：宇宙很可能起始于一个奇点，然后在一次大爆炸中形成。

直到今天，宇宙仍然在膨胀——当然了，这是暗能量所导致的。科学家们对于宇宙的膨胀所了解的东西，其实相当有限。甚至关于宇宙的膨胀速度，科学家们也迟迟给不出一个结论。哈勃定律指出：天体的退行速度等于天体和地球之间的距离乘以哈勃常数。也就是说，直到现在，科学家们也不知道哈勃常数到底是多少。

（图片说明：哈勃定律，v是天体退行速度，即那个位置的宇宙膨胀速度，H是哈勃常数，d是天体与我们的距离）

目前来说，科学家们一共找到了两种比较可靠的方法来计算哈勃常数。这看起来很不错，因为这让人觉得科学家们很有办法。但是，科学家们却为此非常困扰，因为这两种方法计算出来的结果竟然不一致。这意味着，我们根本不知道哪一种方法得到的数据是正确的，或者更有甚者，这两个都不是正确答案。

• 红移法

根据哈勃定律可以知道，如果我们求出了公式中的另外两项，就可以计算出哈勃常数。其中，遥远星系的距离，我们可以通过Ia型超新星来进行观测。这种超新星亮度非常高，甚至可以超过一个星系，而且它们的绝对亮度是固定的。因此，只要观测到其视觉亮度，再通过其应有的绝对亮度，就能计算出它所在的星系和地球之间的距离。

同时，当星系远离我们的时候，它发出的光会出现多普勒效应，也就是向红色方向偏移，这就叫做红移。通过星系的红移值，我们就可以推测出它们和地球之间的相对速度。

通过星系和我们的距离以及退行速度，天文学家们就能够计算出哈勃常数，大约在71-75（km/s）/Mpc（注：Mpc是百万秒差距，约合326万光年）之间。

• 宇宙微波背景辐射法

20世纪60年代，科学家们在宇宙中观测到了一种重要的现象，那就是宇宙微波背景辐射。这是宇宙大爆炸的38万年后留下的痕迹，记载着宇宙的早期历史，因此又被称为大爆炸的余晖。

宇宙微波背景辐射充斥在整个宇宙空间中，但是并非处处都完全相同。通过观测，科学家们已经发现了不同位置上有温度的细微区别。而这样的温度差别，就是来自于宇宙膨胀速度的不同。

欧洲航天局的普朗克卫星就是专门进行这方面观测的，通过对宇宙微波背景辐射的观测数据，科学家们计算发现，哈勃常数大约是67-68（km/s）/Mpc。

第三种方法

奇怪了，两种方法得到了两种答案，到底哪一种才是正确的呢？

看起来，我们需要第三种方法。如果新的方法能够和上面的一种相符合，那么就意味着我们可能接近正确答案了。多年以来，科学家们一直在寻找其他测量宇宙膨胀速度的方法，比如我们曾经介绍过的重子声波振荡（BAO）法。

最近，科学家们发现，宇宙中有一种天体或许能够帮助我们理解宇宙的膨胀速度，这种天体就是J-区渐近巨星支（JAGB）。所谓的渐近巨星支，指的是一种进入到演化末期的恒星。如果一颗恒星质量不足太阳的7倍，它就会在演化末期进入到这个阶段，膨胀为红巨星。

而JAGB则尤为特殊，它是一种特殊的红巨星，其大气中充斥着许多的碳元素。据分析，JAGB很可能也有一个相对标准的亮度，也就是说，所有的JAGB亮度基本都是一致的。这样一来，它们就像Ia型超新星一样，可以成为宇宙的一把量天尺，帮助我们测量它们所在星系的距离。同样的，JAGB也非常明亮，也足以在遥远的星系中脱颖而出，被我们观测到。

芝加哥大学的天体物理学家Abigail Lee指出：“通过此前经验性的观测，我们发现这种恒星在不同的星系之间都有着固定的亮度。”这样的发现令人十分兴奋，她以第一作者的身份将利用JAGB用于测量宇宙膨胀速度的方法发表为论文。

你可能会问：如果是这样的，那和红移法也没什么区别啊。

看似如此，实则不然。

实际上，在分析红移法可能不准确的原因时，也有人提出一种观点，那就是Ia型超新星未必足够标准。如果宇宙中的Ia型超新星并不全都是同一个亮度，那么用这种方法测量的星系距离就根本不会准确。

因此，如果JAGB能够作为新的标准量天尺来帮助我们测量星系的距离，那将会大大有益于科学家们计算宇宙的膨胀速度，进而了解我们的宇宙到底有多么巨大。

未来

不过，科学家们也指出：这种方法目前还处于初始阶段，因此还不太可能在短期内就成为我们破解哈勃常数之谜的工具。在此之前，我们还需要对这个方法进行大量的检查和验证，确保它的可靠性。

Lee表示：“由于这个方法相对来说还很新颖，因此本次项目的主要目的是确定它在精度和准确度上是否能够和其他距离测量标准分庭抗礼……我们目前还没有把握确定哈勃常数的精确数值，因此这项工作真的具有非常重要的意义，它将帮助我们接近目前宇宙学中最大的谜题。”

据介绍，她和她的团队接下来将会对本星系团附近的沃尔夫-伦德马克-梅洛特星系进行观测和分析，验证这个方法的可行性。如果验证结果乐观，接下来就可以进行更远的验证，并最终用于解决最大的那个宇宙谜题了。

宇宙到底有多大、它的膨胀速度到底有多快，这个秘密或许即将揭晓。