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內(nèi)容摘要：這張由哈勃太空望遠(yuǎn)鏡所拍攝的影像，是距離地球約 1億2000萬(wàn)光年的螺旋星馬克仁1337Markarian 1337）。 2006 年天文學(xué)家在此星系觀察到某特定種類(lèi)的超新星爆炸，提供研究人員決定宇宙 佛山順德上課工作室（品茶喝茶）vx《749*3814》提供外圍女上門(mén)服務(wù)快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達(dá)

這張由哈勃太空望遠(yuǎn)鏡所拍攝的望遠(yuǎn)佛山順德上課工作室（品茶喝茶）vx《749*3814》提供外圍女上門(mén)服務(wù)快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達(dá)影像，是鏡的結(jié)果距離地球約 1億2000萬(wàn)光年的螺旋星馬克仁1337（Markarian 1337）。 2006 年天文學(xué)家在此星系觀察到某特定種類(lèi)的最新正超脹超新星爆炸，提供研究人員決定宇宙目前膨脹速度所需的測(cè)量部分?jǐn)?shù)據(jù)。 IMAGE BY ESA/HUBBLE & NASA,顯示 A. RIESS ET AL.
（神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)美國(guó)國(guó)家地理（撰文：MICHAEL GRESHKO 編譯：邱彥綸）：哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的最新測(cè)量結(jié)果顯示，宇宙膨脹的宇宙預(yù)期速度比科學(xué)模型預(yù)測(cè)的還要更快──這暗示宇宙可能受到某種未知成分影響。
這是速度膨現(xiàn)代天文學(xué)最大的謎題之一：根據(jù)科學(xué)家對(duì)恒星和星系的多次觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)宇宙膨脹的哈勃乎們速度似乎比我們最佳的宇宙模型所預(yù)測(cè)的還要更快。跟這個(gè)謎題有關(guān)的太空證據(jù)已持續(xù)積累多年，一些研究人員甚至認(rèn)為這是望遠(yuǎn)宇宙學(xué)領(lǐng)域一項(xiàng)迫在眉睫的危機(jī)。
現(xiàn)在，鏡的結(jié)果一群科學(xué)家利用哈勃太空望遠(yuǎn)鏡（Hubble Space Telescope）的最新正超脹觀測(cè)數(shù)據(jù)匯編出巨大的新資料庫(kù)。他們發(fā)現(xiàn)，測(cè)量這種差異為偶然的機(jī)率只有百萬(wàn)分之一。換句話說(shuō)，目前看來(lái)更有可能的佛山順德上課工作室（品茶喝茶）vx《749*3814》提供外圍女上門(mén)服務(wù)快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達(dá)狀況是，宇宙中仍有些天文學(xué)家尚無(wú)法確定的基本成分（或是已知成分也可能帶來(lái)意想不到的影響）。
約翰霍普金斯大學(xué)的天文學(xué)家亞當(dāng)．黎斯（Adam Riess）領(lǐng)軍這項(xiàng)最新的差異研究，他指出：「宇宙似乎帶給我們?cè)S多驚喜，這是件好事，因?yàn)檫@能幫助我們更深入理解宇宙。」
這個(gè)謎題稱(chēng)為「哈勃沖突」（Hubble tension），以天文學(xué)家艾德溫．哈勃（Edwin Hubble）為名。他在1929年發(fā)現(xiàn)離我們愈遠(yuǎn)的星系，遠(yuǎn)離的速度愈快──這項(xiàng)觀測(cè)讓我們目前的宇宙概念成為可能：宇宙起源自大霹靂（Big Bang）后便不斷地膨脹。
研究人員主要使用兩種方式來(lái)測(cè)量宇宙目前的膨脹速度：測(cè)量鄰近恒星的距離，及測(cè)繪可追溯到新生宇宙的微弱光輝。在超過(guò)130億年的宇宙歷史中，這兩種方法讓我們得以測(cè)試對(duì)宇宙的理解。這些研究還發(fā)現(xiàn)了一些關(guān)鍵宇宙成分，像是「暗能量」（dark energy）──科學(xué)家認(rèn)為這種神秘的力量是推動(dòng)宇宙加速膨脹的動(dòng)力。
但這兩種方法對(duì)當(dāng)前宇宙膨脹速度所做出的計(jì)算約有8%的差異。這個(gè)差異聽(tīng)起來(lái)可能不多，但若這個(gè)差異確實(shí)存在，那就代表宇宙現(xiàn)在的膨脹速度甚至超越了暗能量所能解釋的速度──這顯示我們對(duì)宇宙的理解出現(xiàn)了漏洞。
研究人員在12月初提交給《天文物理期刊》（The Astrophysical Journal）數(shù)項(xiàng)研究成果，他們使用特定種類(lèi)的恒星和恒星爆炸來(lái)測(cè)量我們和鄰近星系間的距離。資料庫(kù)中包含了對(duì)42顆不同恒星爆炸的觀測(cè)，數(shù)據(jù)量比規(guī)模第二大的同類(lèi)分析多出兩倍多。研究團(tuán)隊(duì)表示，他們的新分析和對(duì)早期宇宙測(cè)量結(jié)果之間的沖突已經(jīng)達(dá)到了五個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差，也就是粒子物理學(xué)中用來(lái)確認(rèn)新粒子存在的統(tǒng)計(jì)閾值。
不過(guò)其他天文學(xué)家認(rèn)為數(shù)據(jù)仍可能有些誤差，這表示哈勃沖突可能只是個(gè)統(tǒng)計(jì)瑕疵。
「我不知道這么大的誤差是如何隱藏的，如果真是如此，過(guò)去還未曾有人提出。」團(tuán)隊(duì)成員之一的杜克大學(xué)天文學(xué)家丹．斯科爾尼可（Dan Scolnic）表示：「我們已經(jīng)檢查了所有的可能性，但沒(méi)有任何一種能提供合理解釋。」
宇宙微波和距離階梯
哈勃沖突來(lái)自各種測(cè)量或預(yù)測(cè)宇宙目前膨脹速度──也就是哈勃常數(shù)（Hubble constant）──的嘗試，天文學(xué)家可以利用哈勃常數(shù)來(lái)估計(jì)宇宙自大霹靂以來(lái)的年齡。
另一種測(cè)量哈勃常數(shù)的方法是仰賴(lài)宇宙微波背景（cosmic microwave background，簡(jiǎn)稱(chēng)CMB），這是宇宙剛誕生38萬(wàn)年時(shí)形成的微弱光芒。像歐洲太空總署（ESA）普朗克天文臺(tái)（Planck observatory）等望遠(yuǎn)鏡已測(cè)量了宇宙微波背景，提供了物質(zhì)和能量在早期宇宙如何分布的詳細(xì)資訊，及背后的物理原理。
宇宙學(xué)家使用一個(gè)曾非常成功預(yù)測(cè)許多宇宙特性的模型──Lambda 冷暗物質(zhì)模型（Lambda Cold Dark Matter model），在數(shù)學(xué)上能將嬰兒期宇宙快速推進(jìn)到宇宙微波背景所見(jiàn)，并預(yù)測(cè)目前的哈勃常數(shù)。根據(jù)此模型預(yù)測(cè)，宇宙目前應(yīng)以大約67.36公里/秒/百萬(wàn)秒差距的速度膨脹（100萬(wàn)秒差距等于 326 萬(wàn)光年）。
相比之下，其他團(tuán)隊(duì)藉由觀察「本地」宇宙──離我們比較近的現(xiàn)代恒星和星系──來(lái)測(cè)量哈勃常數(shù)。這樣的計(jì)算需要兩種數(shù)據(jù)：星系遠(yuǎn)離我們的速度以及該星系和我們之間的距離。這反過(guò)來(lái)又需要天文學(xué)家發(fā)展所謂的宇宙距離階梯（cosmic distance ladder）。
這項(xiàng)新研究的宇宙距離階梯是由黎斯的研究小組SHoES構(gòu)建，從測(cè)量我們與造父變星（Cepheid variable）這種恒星之間的距離開(kāi)始。造父變星很有科學(xué)價(jià)值，因?yàn)樗鼈兊谋举|(zhì)就像是已知瓦數(shù)的閃光燈，會(huì)規(guī)律地變亮和變暗，而且愈明亮的造父變星，脈動(dòng)的周期就愈長(zhǎng)。天文學(xué)家利用這個(gè)原理，可以根據(jù)它們的脈動(dòng)速率，來(lái)估計(jì)更遙遠(yuǎn)造父變星的內(nèi)秉亮度，最后計(jì)算出這些恒星與我們之間的距離。
為了將這個(gè)階梯距離延伸得更遠(yuǎn)，天文學(xué)家根據(jù)名為1a型超新星的恒星爆炸，增加了一些梯級(jí)。天文學(xué)家研究同時(shí)擁有造父變星和1a型超新星的星系，就能計(jì)算出超新星亮度和距離之間的關(guān)系。由于1a型超新星比造父變星要亮得多，因此能在更遠(yuǎn)的地方觀察到這類(lèi)天體，天文學(xué)家便能將它們的測(cè)量結(jié)果擴(kuò)展到宇宙中更遙遠(yuǎn)的星系。
考慮不同變異
問(wèn)題是要準(zhǔn)確測(cè)量所有這些恒星和超新星是非常復(fù)雜的工作。技術(shù)上說(shuō)來(lái)，并非所有的造父變星和1a型超新星看起來(lái)都完全相同：有些可能有不同的成分、不同的顏色或不同類(lèi)型的宿主星系。天文學(xué)家已經(jīng)花了很多年的時(shí)間嘗試解釋這所有的變異性──但要確認(rèn)一些隱藏的誤差源沒(méi)有從中作梗，其實(shí)非常困難。
為了解決這些問(wèn)題，一個(gè)名為Pantheon+團(tuán)隊(duì)的研究小組詳盡地分析了自1981年以來(lái)收集的1701個(gè)1a型超新星觀測(cè)。他們努力地量化所有已知的不確定性和偏差的來(lái)源。
杜克大學(xué)的斯科爾尼可與哈佛－史密森尼天體物理中心的研究員狄倫．布勞特（Dillon Brout）共同領(lǐng)導(dǎo)Pantheon+ 研究團(tuán)隊(duì)，他表示：「我們關(guān)心的是像1991年11月的天氣和望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)情況──這很棘手。」
研究團(tuán)隊(duì)的發(fā)現(xiàn)為黎斯和SHoES研究小組的新分析提供了依據(jù)。在對(duì)可能影響造父變星觀測(cè)的因素進(jìn)行了同樣詳盡的交叉確認(rèn)后，他們得到了迄今最精確估計(jì)的哈勃常數(shù)： 73.04 ±1.04公里/秒/每百萬(wàn)秒差距。這比普朗克天文臺(tái)測(cè)量宇宙微波背景所推斷出的數(shù)值高了約8%。
另外，研究小組竭盡所能地測(cè)試其他科學(xué)家對(duì)這項(xiàng)哈勃常數(shù)估計(jì)值高于普朗克所得數(shù)值的想法。研究人員對(duì)他們的分析共進(jìn)行了67種不同的分析──其中許多都讓沖突變得更加嚴(yán)重。
「我認(rèn)為，我們已經(jīng)認(rèn)真聽(tīng)取了許多關(guān)切和爭(zhēng)論，」黎斯表示：「這并非只是簡(jiǎn)單地變個(gè)魔法……我們也曾陷入許多摸不著頭緒的無(wú)底洞。」
未知的宇宙
不過(guò)近年來(lái)，芝加哥大學(xué)的溫蒂．弗里德曼（Wendy Freedman）致力研究如何不仰賴(lài)脈沖星來(lái)估計(jì)哈勃常數(shù)的方法。她反而是使用一群特別的紅巨星，它們的功能也像已知瓦數(shù)的燈泡。弗里德曼根據(jù)這些替代的「標(biāo)準(zhǔn)燭光」，或是說(shuō)已知內(nèi)秉亮度的天體，獨(dú)立估算出的哈勃常數(shù)為69.8公里/秒/每百萬(wàn)秒差距──這介于其他兩個(gè)測(cè)量值之間。
弗里德曼指出，雖然團(tuán)隊(duì)非常小心，但尚未發(fā)現(xiàn)的誤差可能仍會(huì)影響分析，也許會(huì)造成其實(shí)并不存在的沖突。她補(bǔ)充說(shuō)明，有些不確定性的來(lái)源也無(wú)法避免。舉例來(lái)說(shuō)，只有三個(gè)離銀河系夠近的星系，能讓我們直接測(cè)量其距離，而宇宙距離階梯就奠基在這三個(gè)星系上。
弗里德曼表示：「三是個(gè)很小的數(shù)字，但這就是大自然賦予我們的。」
Pantheon+和SHoES團(tuán)隊(duì)對(duì)弗里德曼及其他人的結(jié)果進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間的研究，他們有些不同的分析，檢驗(yàn)若是將弗里德曼選擇的恒星，與造父變星和1a型超新星一起加入宇宙距離階梯，那會(huì)發(fā)生什么事。根據(jù)他們的研究，若是將這些額外的恒星納入，會(huì)略微降低哈勃常數(shù)的估計(jì)值──但并沒(méi)有使沖突消失。
如果哈勃常數(shù)真的反映了我們的真實(shí)物理情況，那么我們可能得在宇宙基本成分列表添加其他的因素，才有辦法解釋這種情形。
其中一個(gè)主要的競(jìng)爭(zhēng)理論是早期暗能量，這種理論認(rèn)為在大霹靂后約5萬(wàn)年曾有過(guò)短暫的暗能量爆發(fā)。原則上，短暫的額外暗能量能夠改變?cè)缙谟钪娴呐蛎洠@足以解決哈勃沖突，又不會(huì)對(duì)宇宙學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型造成太大的干擾。
但若是如此，宇宙學(xué)家對(duì)宇宙年齡的估計(jì)值將從目前的138億年降為約130億年。
「這依然問(wèn)題重重，為什么我們得要引進(jìn)一個(gè)突然出現(xiàn)又消失的新事物──這感覺(jué)有點(diǎn)好笑。」德州大學(xué)奧斯汀分校的天文物理學(xué)家麥可．博伊蘭－科爾欽（Mike Boylan-Kolchin）指出：「但我們的處境正是如此──如果這些事情真的有那么大的差異，也許我們就必須得開(kāi)始尋找宇宙中奇怪的角落。」
雖然有些線索已經(jīng)浮出水面，但目前還沒(méi)有關(guān)于早期暗能量的決定性證據(jù)。今年9月，測(cè)量宇宙微波背景的智利阿塔卡馬宇宙學(xué)望遠(yuǎn)鏡（Atacama Cosmology Telescope）團(tuán)隊(duì)，宣稱(chēng)含有早期暗能量的模型比標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型更符合其觀測(cè)數(shù)據(jù)。不過(guò)普朗克望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù)并不支持這種說(shuō)法，未來(lái)還需要更多的觀測(cè)數(shù)據(jù)才能揭開(kāi)謎底。
其他天文臺(tái)應(yīng)該也能幫助弄清楚哈勃常數(shù)的數(shù)值。像是自2014年以來(lái)一直在測(cè)繪銀河系的ESA蓋亞衛(wèi)星（Gaia），愈來(lái)愈精確地估計(jì)銀河系許多恒星的距離，其中也包括了造父變星。而才剛發(fā)射的詹姆斯．韋伯太空望遠(yuǎn)鏡（James Webb Space Telescope），也能幫助天文學(xué)家再度確認(rèn)哈勃望遠(yuǎn)鏡對(duì)某些恒星的觀測(cè)數(shù)據(jù)。
「我們正處于可能的邊緣，」弗里德曼說(shuō)：「我們會(huì)追查到底。」