0世纪20年代，埃德温·哈勃（Edwin Hubble）发现了宇宙处于扩张状态的开创性发现。最初预测是爱因斯坦广义相对论的结果，这种扩张的测量结果被称为哈勃常数。今天，在下一代望远镜的帮助下 - 就像恰当命名的哈勃太空望远镜（HST） - 天文学家多次重新测量并修订了这部法律。
这些测量结果证实，随着时间的推移，扩张速度也在增加，尽管科学家仍然不确定原因。在最新的测试由国际团队进行使用哈勃，谁再比较其与欧洲航天局（ESA）得到的数据结果盖亚天文台。尽管有关宇宙加速度的问题依然存在，但这导致了迄今为止哈勃常数的最精确测量。
这项研究描述了他们的发现，发表在7月12日出版的“ 天体物理学杂志”上，标题为“ 用于测量宇宙距离的银河造父标准和对盖亚DR2的应用：对哈勃常数的影响”。“该研究背后的团队成员包括太空望远镜科学研究所（STScI），约翰霍普金斯大学，国家天体物理研究所（INAF），加州大学伯克利分校，德克萨斯A＆M大学和欧洲南方天文台（ESO）。
此图显示了天文学家用来测量宇宙膨胀率（哈勃常数）的三个步骤，达到了前所未有的精度。致谢：NASA，ESA，A。Feild（STScI）和A. Riess（STScI / JHU）
自2005年以来，Adam Riess--太空望远镜科学研究所和约翰霍普金斯大学的诺贝尔奖得主教授 - 一直致力于通过精简和加强“宇宙距离阶梯”来改善哈勃常数值。与他的团队（称为超新星H0状态方程式（SH0ES））一起，他们成功地将与宇宙膨胀率相关的不确定性降低到2.2％
为了打破它，天文学家传统上使用“宇宙距离梯”来测量宇宙中的距离。这包括依赖于像遥远星系中的造父变星这样的距离标记- 脉动恒星的距离可以通过比较它们的内在亮度和它们的表观亮度来推断。然后将这些测量值与来自遥远星系的光线红移的方式进行比较，以确定星系之间的空间扩展的速度。
由此得出哈勃常数。另一种方法是观察宇宙微波背景（CMB）来追踪宇宙早期的宇宙膨胀 - 大约。大爆炸后378，000年 - 然后用物理学将其推断到目前的扩张速度。总之，测量应该提供对宇宙如何随时间扩展的端到端测量。
然而，天文学家已经知道这两次测量不匹配。在之前的一项研究中，Riess和他的团队使用Hubble进行测量，以获得每百万像素（330万光年）73千米/秒（45.36 mps）的哈勃常数值。同时，基于ESA' 普朗克天文台（观察2009年至2013年的CMB）的结果预测哈勃常数值现在应该是每百万分量67公里/秒（41.63 mps），不高于69公里/秒（42.87 mps） ） - 代表9％的差异。
微波天空的多色全天空图像。
“我们对早期和晚期宇宙观点之间的紧张关系似乎已经发展成为一种全面的不相容。在这一点上，显然它不仅仅是任何一次测量中的一些严重错误。就好像你预测一个孩子从增长图表中变得多高，然后发现成年人他或她变得非常超过预测。我们非常困惑。“
在这种情况下，Riess和他的同事使用Hubble来测量远距离造父变星的亮度，而Gaia提供了视差信息 - 基于不同视点的物体位置的明显变化 - 需要确定距离。盖亚还通过测量银河系中50个造父变星的距离来加入研究，这些变量与哈勃望远镜的亮度测量相结合。
这使天文学家能够更准确地校准造父变星，然后使用在银河系外看到的那些作为里程碑标记。利用哈勃测量结果和盖亚新发布的数据， Riess和他的同事们能够将目前的扩展速度改进为每秒百万分之73.5公里（45.6英里）。
ESA的Gaia目前正在执行为期五年的任务，以映射银河系的恒星。图片来源：ESA / ATG medialab; 背景：ESO / S. Brunier。
正如太空望远镜科学研究所的Stefano Casertano和SHOES团队的成员所说：
“哈勃作为通用天文台真的很棒，但盖亚是校准距离的新黄金标准。它专门用于测量视差 - 这就是它的设计目的。盖亚带来了重新校准所有过去距离测量的新能力，似乎证实了我们以前的工作。如果我们用Gaia视差替换所有先前的距离梯度校准，我们得到哈勃常数的相同答案。这是两个非常强大和精确的天文台之间的交叉检查。“
展望未来，Riess和他的团队希望继续与Gaia合作，这样他们就可以在20世纪20年代初将哈勃恒定值的不确定性降低到1％。与此同时，现代扩张速度与基于CMB的扩张速度之间的差异将继续成为天文学家的难题。
最后，这可能表明其他物理学在我们的宇宙中起作用，暗物质以与科学家怀疑不同的方式与正常物质相互作用，或者暗能量可能比以前认为的更加异乎寻常。无论原因是什么，很明显宇宙仍然会为我们带来一些惊喜！
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