宇宙的膨胀速度有多快？天文学家：现有模型已无法解释
宇宙的膨胀速度有多快？天文学家：现有模型已无法解释
我们的宇宙好像膨胀得太快了。这一说法在之前引发了不少争议，但最新的测量结果显示，宇宙的扩张速度超出了理论模型的预测，现有的物理理论均无法解释。
什么是哈勃常数争议？
这种模型与实际数据之间的差异叫做“哈勃常数争议”。该研究团队的负责人丹·斯科尔尼克（Dan Scolnic）表示，“这种‘争议’已经演变成一次‘危机’了。”
自从爱德温·哈勃（Edwin Hubble）在1929年发现宇宙在扩张以来，科学家一直在测算宇宙膨胀速度与距离的比值（即哈勃常数）。杜克大学物理系副教授斯科尔尼克比喻道，这是在“建立宇宙的成长曲线”：我们知道宇宙经历大爆炸时有多大，但它是怎么长到现在这个尺寸的？大爆炸时期的宇宙处于婴儿阶段，是各大星系的“原初之种”，现在的宇宙则包括银河系和它的邻居。
标准的宇宙学模型就是连接二者的成长曲线，但问题是，它连接了又好像没完全连接。
“也就是说，我们的宇宙模型可能是错的。”斯科尔尼克说道。
如何测量宇宙膨胀速度？
测量宇宙需要用到 “宇宙距离阶梯”，这是天文学家确定天体距离的一系列方法，每种方法或每个“梯级”都需要用前一个进行校准。
斯科尔尼克使用的宇宙距离阶梯是由一个独立团队创建的，数据来源于暗能量光谱仪（DESI）。它位于基特峰国家天文台，每晚观测的星系超过10万个。
斯科尔尼克意识到，通过更精确地测量地球和后发星系团（离地球最近的星系团之一）之间的距离，宇宙距离阶梯的锚点可以离地球更近。
“DESI团队的工作难度很高，他们的宇宙距离阶梯缺乏第一个梯级。”斯科尔尼克提到。“我知道获取这个数据的方法，而且它会帮助我们测算出一个非常精准的哈勃常数。所以，在他们发表论文之后，我把一切都抛之脑后，全身心地投入到研究之中。”
斯科尔尼克和他的合作团队利用后发星系团内12颗Ia型超新星的光变曲线来测量星团与地球之间的精确距离。Ia型超新星和黑夜里的蜡烛类似，其光度可预测，且与距离相关。因此，我们可以用Ia型超新星来计算天体之间的距离。
结果显示，地球和后发星系团相距约为3.2亿光年。把这个数字放在过去40年的结果范围里，它差不多在正中间，准确性令人安心。
最新研究发现
以地球与后发星系团的距离作为基准，团队校准了其他梯级，最后得出的哈勃常数为76.5千米每秒每百万秒差距，也就是说宇宙每326万光年以76.5千米每秒的速度加速膨胀。
这个数字与现今测得的宇宙膨胀率相符。然而，这些测量结果均与用初始形态宇宙预测得出的哈勃常数相矛盾。
换而言之，斯科尔尼克得出的数字（测量值）与其他团队测量的宇宙扩张率相匹配，但与我们当前的物理理论值不符。问题是，这是测量的锅还是宇宙模型的锅？
斯科尔尼克团队的研究结果为当下的新兴观点提供了极大的支撑，即哈勃常数争议的根源在于我们的宇宙模型出错了。
“在过去的十年左右，很多人都在分析我们的原始数据，来验证我们的结果是否正确。”斯科尔尼克说道。他的研究一直在挑战用标准物理模型得出的哈勃常数。
“无论怎么测量，我们依旧可以得到非常相近的数字。因此，对我来说，这是迄今为止最好的证据。”
“我们正在挑战一个使用了二十多年的宇宙模型。事实就是，它跟我们得出的结果对不上。”斯科尔尼克说。“这可能会改变我们对宇宙的看法！我们的宇宙依旧暗藏玄机，谁知道我们接下来会发现些什么？”
本文原文来自Phys.org
通过精确测量地球与后发星系团之间的距离，我们发现宇宙膨胀的速度比预想中要快。（图源：NOIRLab）