宇宙究竟膨胀得有多快?新的测量方法来了!

作者: 不二北斗

来源: https://theconversation.com/how-fast-is-the-universe-really-expanding-multiple-views-of-an-exploding-star-raise-new-questions-205242

发布日期: 2023-05-13 20:30:42

一个国际研究团队在《科学》和《天体物理学杂志》上发表了两篇新的论文,描述了他们采用一种新的方法测量了哈勃常数。这种新方法涉及到由一颗爆炸的恒星发出的光在抵达地球前,在膨胀的宇宙中经历了多条蜿蜒的路径。新研究所测得的哈勃常数结果为66.6 km/s/Mpc,这一结果与两种主要方法中的其中一种非常接近。

在宇宙学领域,有一个数字引发了巨大的争议,这个数字就是哈勃常数(H₀),它决定了我们的宇宙究竟膨胀得有多快。然而,两种主要被用来测量哈勃常数的方法,却产生了不尽相同的结果。现在,一个国际研究团队在《科学》和《天体物理学杂志》上发表了两篇新的论文,描述了他们采用一种新的方法测量了哈勃常数。这种新方法涉及到由一颗爆炸的恒星发出的光在抵达地球前,在膨胀的宇宙中经历了多条蜿蜒的路径。

新研究所测得的哈勃常数结果为66.6 km/s/Mpc,这一结果与两种主要方法中的其中一种非常接近。这是否意味着,争论已经解决?或许答案没有这么简单,要回答这个问题,让我们从上世纪初开始说起。

大约在1908年,天文学家亨丽爱塔·勒维特(Henrietta Leavitt)发现了一种测量造父变星的内禀亮度的方法。造父变星的亮度会呈规律的周期变化,勒维特指出其内禀亮度与这个周期的长度有关。根据勒维特发现的定律,科学家使用造父变星作为“标准烛光”。这是一些已知内禀亮度的天体,可以被用于计算距离。标准烛光是强大的测量方法,它使天文学家得以测量浩瀚的宇宙。

不同的方法产生了不同的结果。近年来,一些项目开始测量一些离地球更远的天体,比如由诺奖得主Adam Riess领导的SH0ES项目就利用造父变星和一种名为Ⅰa型超新星的爆炸恒星,用作标准烛光。他们测量出哈勃常数约为73 km/s/Mpc。而另一种方法是使用宇宙微波背景(CMB)来测量哈勃常数。这两种测量结果相差约9%,这一巨大的差异被天文学家称为哈勃常数争议。

在新的工作中,研究人员使用了一种新的方法——引力透镜效应,来测量宇宙的膨胀速率。2014年,研究人员发现了同一颗名为Refsdal超新星的爆炸恒星的多个图像。这是第一次观测到这种“透镜”超新星。通过观察超新星每次出现的时间,研究人员就能测量它们旅行所用的时间,进而测得宇宙在图像这段传输过程中,膨胀了多少。

新的方法为宇宙的膨胀速率提供了一个独特的测量。利用这种测量方式,研究人员测得的哈勃常数为66.6 km/s/Mpc,与使用宇宙微波背景测量的结果更为接近。然而,根据它所在的位置,应该更接近造父变星和超新星的测量值才对。新的测量结果为争议画上句点了吗?还不能。不过,虽然我们还不能说它平息了这场争议,但它的确提供了一些别的线索,也给天文学家带来了更多要思考的问题。

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