我们的“宇宙”正在加速扩张,其速度已超越了科学家们的想象!

美国最新研究表明,宇宙今天的膨胀速度比它在幼年时期更快,这种差异引发了人们寻求了解宇宙力量可能起作用的原因。如果得到证实,变化率会比预测的快9%,将迫使我们重新考虑宇宙的一个基本方面。


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天体物理学杂志上曾发表的一份新报告中宣布了这一结果,标志着哈勃常数长期存在争议的最新进展,这是衡量宇宙年龄和扩张速度的关键指标。

近年来,大量的研究表明,宇宙微波背景中的哈勃常数的测量,早期宇宙的微弱量子与远在银河系中的恒星估量不一致,再进一步考虑到其他神秘的宇宙力量,如暗能量,这正在加速宇宙的扩张。


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“[宇宙]正在超越我们对其扩张的所有研究,这非常令人费解,” 大学的天文学家约翰斯·霍普金斯,主要研究作者亚当·里斯说,他共同赢得了2011年诺贝尔物理学奖,以帮助发现暗能量。

哈勃望远镜令人惊叹的空间画面


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有些人认为,这种差异是数据不完整的产物,或者是一些看不见的错误,系统地将他们的拇指按在了合同上。但根据哈勃太空望远镜对宇宙邻域的新测量结果,Riess和他的同事们表示,这些不匹配不仅是真实的,而且比以往任何时候都更详细。


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在这项新的研究中,Riess的团队将哈勃常数测量为每百万分辨率74.03千米/秒,给出或取1.42。这与普朗克的最佳估计值不一致,普朗克是欧洲航天局的望远镜,它迄今为止对宇宙微波背景的测量都是最佳的。普朗克的数据将哈勃常数固定在每兆比约67.4千米每秒,给出或取0.5。用统计学的说法来看,这两个结果之间的差异大约是4.4西格玛,或者说误差只有千分之一。


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Riess说:就好比,让我们看一个两岁的孩子有多高,然后试着弄清楚他们长大后会有多高。其实我们可以等到他们长大后再测量它们。虽然我们理解这个人是如何成长的,但无法估计他到底能长到多高,所以,这种推测是不对的。


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根据恒星的运动计算哈勃常数,从而计算宇宙的膨胀率需要两种数据:确定恒星离我们有多远,以及它从我们身边运动的速度有多快。


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为了测量恒星的相对速度,天文学家会寻找恒星发出的光的变化。为了测量距离,天文学家使用各种工具,从简单的几何到仔细观察称为造父变星的恒星。这些恒星有规律地变亮和变暗,这些脉冲的速率与恒星的整体亮度密切相关:恒星越亮,脉动越慢。


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天文学家可以将这种关系用作判断。通过测量造父变星的脉率,天文学家可以计算出恒星的发光程度,通过比较绝对亮度和我们看到的恒星,我们可以推断恒星离我们有多远。造父变星也可以与某些类型恒星爆炸的观测相结合,以测量更详细的距离。


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天文学家多年来一直致力于组装这种“宇宙距离阶梯”,他们不断尝试更精细地校准它。在这项研究中,Riess的团队使用哈勃太空望远镜来观察大麦哲伦星云中的70只造父变星,这是我们银河系不规则形状的卫星星系之一。这些新数据使他们能够更准确地估计我们与大麦哲伦星云中物体之间的距离,这反过来又让他们更精确地推断出哈勃常数。

如果宇宙真的比想象中更快地膨胀,那么暗能量会不会比我们想象的更神秘,暗物质会不会比我们想象的更复杂呢?在宇宙中是否还有其他一些看不见的粒子,例如“无菌中微子”,它只通过引力与其他类型的物质相互作用?这些都需要科学家的进一步研究。


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​与此同时,世界各地的Riess和天文学家正在努力使他们对哈勃望远镜的测量值更加精确,希望即使是一个小的差异也能解开宇宙如何运作的巨大新线索。


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