韦伯望远镜新发现：宇宙膨胀速度之争或将落幕，我们对宇宙的理解更进一步！

luyuanhong

韦伯望远镜新发现：宇宙膨胀速度之争或将落幕，我们对宇宙的理解更进一步！

原创 哈尔鲍曼 9000 科学剃刀 2024 年 08 月 15 日 08:06 安徽

嘿，宇宙迷们，有大新闻！最近，科学家们通过韦伯太空望远镜的新数据，对宇宙膨胀速度的测量结果有了新的解读。这可能意味着，长久以来困扰天文学家的“哈勃张力”问题，可能并不存在！


图释：科学家们利用詹姆斯·韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）获取的新数据，通过测量来自 10 个星系的光，包括上面被称为 NGC 3972 的星系，对宇宙随时间膨胀的速度进行了新的解读。图片来源：Yuval Harpaz ，数据来自 JWST

让我们先来聊聊背景。自 1929 年，埃德温·哈勃发现宇宙正在膨胀以来，我们一直在试图测量这个膨胀速度，也就是所谓的“哈勃常数”。但问题来了，过去二十年里，两种主要的测量方法给出了不同的答案。一种是通过研究宇宙微波背景辐射来估计，这种方法给出的哈勃常数大约是每秒 67.4 公里每百万秒差距。另一种是通过测量我们附近宇宙中星系的膨胀速度，这种方法过去给出的哈勃常数接近每秒 74 公里每百万秒差距。这两者之间的差异，让一些科学家怀疑我们的宇宙模型可能遗漏了某些重要因素。


图释：艺术家的概念，展示了自宇宙大爆炸以来宇宙随着时间的推移而膨胀。图片来源：美国宇航局戈达德太空飞行中心

但别急，韦伯望远镜的加入，为这场争论带来了新的视角。芝加哥大学的宇宙学家温迪·弗里德曼和她的团队，利用韦伯望远镜对 10 个邻近星系进行了观测，测量了宇宙当前的膨胀速度。他们使用的测量值是每秒 70 公里每百万秒差距，这个结果与前两种方法的结果重叠，表明可能并不存在所谓的“哈勃张力”。


图释：JWST 提供的恒星视图（左）明显比哈勃太空望远镜（右）看到的相同恒星更清晰。图片来源：Freedman 等人

这项研究的关键在于使用了三种独立的测量方法。第一种是利用所谓的“造父变星”，这类星星的亮度随时间可预测地变化。第二种方法称为“红巨星分支尖端”，利用的是低质量恒星亮度达到固定上限的特性。第三种，也是最新的，是利用一种叫做碳星的恒星，这类恒星在近红外光谱中的亮度和颜色非常一致。

这三种方法的测量结果都与宇宙微波背景辐射方法给出的哈勃常数值相差不大，这为解决哈勃张力问题提供了强有力的证据。弗里德曼表示：“从三种完全不同类型的恒星中得到一致的数值，对我们来说，是一个强有力的指示，表明我们正走在正确的道路上。”

这项研究的意义不仅仅在于解决了一个科学问题，更在于它对我们理解宇宙的演化模型提供了支持。如果哈勃张力真的不存在，那么我们目前的标准宇宙学模型—— ΛCDM 模型，就能够更好地解释宇宙的过去、现在和未来。

未来，随着韦伯望远镜收集到更多的数据，我们对宇宙膨胀速度的测量将会更加精确。这不仅能够帮助我们更好地理解宇宙的演化，还可能揭示新的物理现象，甚至可能对暗物质和暗能量等未解之谜提供线索。

所以，宇宙迷们，让我们拭目以待，看看韦伯望远镜还会带给我们哪些惊喜吧！这次的发现，无疑让我们对宇宙的理解更进了一步，也许不久的将来，我们就能够揭开宇宙更多的神秘面纱。

（本文结合了最新的天文研究成果，以及对宇宙学模型的深入理解，希望能够为读者带来一次愉快的科普之旅。）

科学剃刀