上個世紀二十年代末,埃德溫·哈勃通過觀測發(fā)現(xiàn)宇宙正在不斷膨脹,并提出著名的哈勃定律,為現(xiàn)代宇宙學奠定基礎。在經過大量理論與觀測的驗證后,宇宙膨脹早已成為主流科學界的共識,但是對宇宙膨脹的研究卻還有很長的路要走。 宇宙膨脹藝術想象圖,圖源:NASA 哈勃定律指出,宇宙中星系的退行速度與它們的距離成正比,而這個比值被稱為哈勃常數(shù)??茖W家通常用哈勃常數(shù)來表征宇宙膨脹的速率。因此,測定哈勃常數(shù)成了天文學中的一大課題。 目前測定哈勃常數(shù)的方法主要有兩種。 其一,對宇宙微波背景輻射展開探測,再結合宇宙學模型和理論推算出哈勃常數(shù)。迄今為止,歐航局的普朗克衛(wèi)星對宇宙微波背景輻射作出了最精確的探測,使科學家得以測算出哈勃常數(shù)相對可靠的數(shù)值。 普朗克衛(wèi)星繪制的宇宙微波背景輻射,圖源:ESA 其二,用造父變星和Ia型超新星作為標準燭光來測量星系的距離,再結合紅移現(xiàn)象測得星系的退行速率,然后用哈勃定律推算出哈勃常數(shù)。哈勃太空望遠鏡等眾多觀天神器都在參與相關研究。 Ia型超新星藝術想象圖,圖源:ESO 令人頭疼的是,兩種方法測得的哈勃常數(shù)并不一致,而且差異超出了測量誤差范圍。近幾年,已經有多項研究指出了這個問題。 比如,科學家曾在2018年利用哈勃太空望遠鏡和蓋亞衛(wèi)星的觀測數(shù)據(jù),對哈勃常數(shù)進行測定,結果為73.52±1.62km/s/Mpc,不確定度僅2.2%。相比之下,普朗克衛(wèi)星團隊給出的哈勃常數(shù)的值為67.80±0.77km/s/Mpc。兩者居然存在8%左右的差距!這意味著我們現(xiàn)有的宇宙學模型和理論可能存在一些問題。 現(xiàn)在,哈勃太空望遠鏡的最新觀測數(shù)據(jù)繼續(xù)加劇了這一宇宙謎題。 在一項新研究中,科學家利用哈勃太空望遠鏡對大麥哲倫星系中的70顆造父變星展開觀測,并基于此提升標準燭光法的測量精度。然后,他們手握更精準的量天尺,對哈勃常數(shù)進行了測算,將結果的不確定度從之前的2.2%降低至1.9%。 哈勃拍攝的大麥哲倫星系的一個星團,其中包含一顆造父變星,圖源:NASA 然而,新測算的哈勃常數(shù)值與普朗克衛(wèi)星團隊給出的差異依舊。而且,這項新結果表明,由偶然原因造成該差異的可能性僅十萬分之一??磥?,我們對宇宙可能真的存在什么誤會。 對于這種差異,有些科學家將鍋甩給了暗能量,提出所謂的早期暗能量猜想,認為宇宙大爆炸之后不久可能發(fā)生了一次暗能量爆發(fā),使宇宙膨脹得比預期快。還有人認為這可能與宇宙中一種全新的亞原子粒子有關。 至于真相如何,目前還是一個謎。 |
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