NGC 5468

這是一個(gè)距離我們約1.3億光年的星系，它的盤面正對(duì)著我們，我們可以看到它的四條旋臂，以及旋臂內(nèi)的恒星。

造父變星位置示意

在這個(gè)星系中，韋伯望遠(yuǎn)鏡觀測了一類被稱為造父變星的恒星，它們位于圖中青色標(biāo)記出的區(qū)域。

依據(jù)這些恒星的數(shù)據(jù)，天文學(xué)家驗(yàn)證了之前一直無法理解的一個(gè)宇宙學(xué)差異，這個(gè)差異關(guān)乎著我們對(duì)宇宙的正確理解，天文學(xué)家將此差異稱為哈勃沖突，這是目前面臨的“宇宙學(xué)危機(jī)”。

哈勃常數(shù)

哈勃沖突具體說的是，我們對(duì)哈勃常數(shù)的理解出現(xiàn)了問題。

哈勃常數(shù)是描述宇宙膨脹速率，也就是宇宙膨脹快慢的一個(gè)參數(shù)。

它是由天文學(xué)家哈勃率先計(jì)算得出。

哈勃

1929年天文學(xué)家哈勃觀測發(fā)現(xiàn)，幾乎所有的星系都在遠(yuǎn)離我們，依據(jù)這個(gè)現(xiàn)象，哈勃意識(shí)到宇宙似乎正在膨脹，并且膨脹的速率好像是個(gè)恒定值（就是以天體退行的速度除以它的距離，不管天體有多遠(yuǎn)，這個(gè)值幾乎不變），這個(gè)值便是哈勃常數(shù)。

哈勃測量宇宙膨脹值的望遠(yuǎn)鏡，胡克望遠(yuǎn)鏡

哈勃常數(shù)的發(fā)現(xiàn)，讓我們觸摸到了宇宙膨脹的規(guī)律，所以依據(jù)它，我們可以推測宇宙如今膨脹的速度、它的大小以及它的年齡這些最為基本的信息。

而哈勃常數(shù)越精確，我們推測出的信息則越準(zhǔn)確。

所以精確的測算哈勃常數(shù)是我們了解宇宙演化的一個(gè)關(guān)鍵所在，這也是天文學(xué)家一直追尋的目標(biāo)。

那么，要怎么測算哈勃常數(shù)呢。

測算哈勃常數(shù)

天文學(xué)家依據(jù)一種名叫宇宙距離階梯的方式測算，就是尋找一種天體作為標(biāo)準(zhǔn)燭光，首先計(jì)算出距離我們較近的目標(biāo)，然后在此距離上計(jì)算位于更遠(yuǎn)距離的目標(biāo)，依次類推，就像階梯，所以稱為宇宙距離階梯。

宇宙距離階梯示意

而選擇作為標(biāo)準(zhǔn)燭光的天體，就是開頭我們所說的造父變星，這是一類比太陽大且明亮的巨星。

哈勃望遠(yuǎn)鏡拍攝的造父變星

要精確測算這類天體的距離，我們需要很強(qiáng)大的望遠(yuǎn)鏡。

1990年哈勃望遠(yuǎn)鏡升空，這為天文學(xué)家創(chuàng)造了條件，所以從這個(gè)時(shí)候開始，哈勃常數(shù)不斷地被精確，直到最終確定為73KM/S/MPC。

而故事，也就是從這個(gè)時(shí)候開始。

不同的結(jié)果

2009年的時(shí)候，天文學(xué)家向太空發(fā)射了一個(gè)名叫普朗克的衛(wèi)星，這個(gè)衛(wèi)星是用來探測宇宙微波背景輻射。

宇宙微波背景輻射是來自宇宙大爆炸38萬年后的第一縷光，我們稱它為爆炸后的余暉，這是我們研究早期宇宙的重要信使。

宇宙微波背景輻射圖

2013年，普朗克的研究團(tuán)隊(duì)公布了第一批研究數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)，天文學(xué)家用另一種方式計(jì)算了哈勃常數(shù)的值（就是結(jié)合普朗克的觀測和宇宙標(biāo)準(zhǔn)模型他們做了計(jì)算），計(jì)算出的哈勃常數(shù)的值為67.4KM/S/MPC，2015年又再次進(jìn)行了確認(rèn)，這個(gè)值沒有問題。

于是，令天文學(xué)家頭疼的事情出現(xiàn)了，兩種測算方式都沒有問題，但結(jié)果為何不同呢，這讓天文學(xué)家很困惑。

兩種測算隨著精度提高，出現(xiàn)不同結(jié)果

兩種測算方式，理應(yīng)出現(xiàn)相同的結(jié)果，可事實(shí)：一個(gè)73，一個(gè)67.4。

差異接近10％，這很不科學(xué)，它暗示著我們對(duì)宇宙的理解可能出現(xiàn)了問題。

但是哪方面的問題呢？

驗(yàn)證差異

首先，我們需要驗(yàn)證這兩種方式的結(jié)果是否真的準(zhǔn)確，這樣才能尋找答案。

若依據(jù)宇宙標(biāo)準(zhǔn)模型計(jì)算的值準(zhǔn)確，那么結(jié)果還很樂觀，它說明，只是哈勃望遠(yuǎn)鏡的觀測能力有限。

所以測算的值出現(xiàn)了不確定性，那么隨著更加強(qiáng)大望遠(yuǎn)鏡的加入，這個(gè)差異或許就會(huì)消失。

第二種情況，若是哈勃望遠(yuǎn)鏡觀測的是正確的，那我們理解的宇宙標(biāo)準(zhǔn)模型可能出現(xiàn)了問題。

所以，到底是哪一種呢？

天文學(xué)家更傾向于第一種，他們認(rèn)為可能是哈勃望遠(yuǎn)鏡觀測出現(xiàn)了不確定性。

所以，當(dāng)2022年韋伯望遠(yuǎn)鏡升空，這讓天文學(xué)家有了驗(yàn)證的機(jī)會(huì)。

于是，就有了我們剛開始看到的那個(gè)驗(yàn)證。

韋伯觀測的星系，以及星系中的造父變星

在這次驗(yàn)證中，天文學(xué)家得到了大約1000顆造父變星的數(shù)據(jù)，比起哈勃的觀測，韋伯的強(qiáng)大視角的確更清晰的看到了造父變星的光源，所以和其它恒星光源相混淆的可能性已經(jīng)很低，所以天文學(xué)家認(rèn)為的是觀測誤差導(dǎo)致的不確定性應(yīng)該不再存在。

韋伯和哈勃觀測的造父變星對(duì)比

那么，更加強(qiáng)大的韋伯望遠(yuǎn)鏡，這次的觀測結(jié)果到底怎樣呢？

很遺憾，結(jié)果并不是天文學(xué)家認(rèn)為的那樣是觀測出現(xiàn)的不確定性導(dǎo)致。

這次的觀測，韋伯的結(jié)果和哈勃望遠(yuǎn)鏡的結(jié)果一致，這證實(shí)了哈勃望遠(yuǎn)鏡之前的數(shù)據(jù)。

所以，問題指向了我們的宇宙學(xué)理論--宇宙標(biāo)準(zhǔn)模型，我們對(duì)宇宙的理解可能真的出現(xiàn)了問題。它或許是暗能量的問題、或許是暗物質(zhì)、又或者是其它我們未曾發(fā)現(xiàn)的新物理。

所以這個(gè)差異盡管令人很困惑，但或許它也是一個(gè)契機(jī)，是帶領(lǐng)我們發(fā)現(xiàn)超越標(biāo)準(zhǔn)模型的一個(gè)契機(jī)。

所以當(dāng)我們真的解決了這個(gè)差異時(shí)，我們對(duì)宇宙的理解可能會(huì)達(dá)到一個(gè)新的高度，一個(gè)直指宇宙真諦的高度。

期待解決的那一天.....

好了，這個(gè)就是本期的全部內(nèi)容，我是騰寶，一個(gè)熱愛天文的科普創(chuàng)作者，還希望大家多多關(guān)注與支持。

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