宇宙膨胀到底有多快?最新测量结果让科学家更

来源:Nature自然科研

一项被寄予厚望的新技术未能解决有关宇宙膨胀速度的争议——至少目前如此。

最近几年来,关于宇宙膨胀速度的两种最准确的测量值存在相当大的分歧。宇宙学家寄希望于一种独立方法来解决这个问题,结果这种方法让他们更迷茫了。

最新测量结果出自芝加哥大学天文学家Wendy Freedman领导的团队,已于7月16日对外公布,即将发表在《天体物理学报》(Astrophysical Journal)上[1]。

Freedman团队展示了一种利用红巨星来测量宇宙膨胀速度的技术。这种技术有望取代天文学家已经使用了一个多世纪的方法。但是,目前它所测量出的宇宙膨胀速度无法解决上述分歧,因为它落在了两个本就互不一致的值中间。

“宇宙是在和我们开玩笑嘛?”一名天体物理学家对此发了这样一条推特。

“我们现在正在试图搞清楚这些到底该怎么整合起来。”Freedman对《自然》杂志说。如果无法解决宇宙膨胀速度的测量分歧,那可能意味着宇宙学家用来解读数据的某些基础理论是错的,例如对暗物质性质的假设。“基础物理学上方高悬着达摩克利斯之剑。”Freedman说。

宇宙的测速仪

美国天文学家埃德温·哈勃(Edwin Hubble)等人于20世纪20年发现了宇宙正在膨胀。他们的依据是大多数星系都在远离银河系——越远的星系远离速度越快。速度和距离的大致比率被称为哈勃常数。哈勃发现,距离每多一百万秒差距(大约326万光年),星系远离的速度就会增加500千米/秒,所以在“每百万秒差距每秒千米”这个单位下,哈勃常数就是500。

在接下来的几十年里,测量方法逐渐改进,天文学家大幅下调了哈勃常数的估计值。Freedman于90年代率先使用哈勃太空望远镜测量了哈勃常数,得到了72这一数字,误差是正负10%。至今为止最精确的测量值为74,误差仅有正负1.91%,是由约翰·霍普金斯大学的诺贝尔奖得主Adam Riess带领的团队测出的[2]。

但是过去十年里的另一项独立研究使事情变得更加错综复杂。欧洲空间局“普朗克”计划的科学家们绘制出了大爆炸的遗留辐射图,即宇宙微波背景(CMB),并用它来计算宇宙的基本性质。依据关于宇宙的标准理论假设,他们计算出的哈勃常数为67.8。

67.8和74之间的差距看似不大,但是由于两种方法均有所改进,已经产生了统计显著性差异。因此,理论学家开始怀疑是不是宇宙的标准理论有问题。这个叫做ΛCDM的理论假设存在隐形的“暗物质”粒子,以及神秘的斥力“暗能量”。但他们也没能找到办法来修正理论,使之能在和关于宇宙的其他一切观察保持一致的前提下解决这个问题。

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