哈勃常數的張力持續,一項新的衡量標準引發了有關當今宇宙擴展速度的持續爭論
可複製性是科學的關鍵。一次性的「尤裡卡!」 可能是範式轉變的第一步,也可能是fl幸。是第二,第三和第一百次測量將理論進行了檢驗。
這就是為什麼最近對宇宙膨脹的測量引起了人們的興趣。儘管天文學家已經採用了多種方法來依賴完全不同的物理學,但他們仍得到類似的結果:今天的宇宙似乎比根據早期宇宙的測量所預期的更快地膨脹。系統錯誤可以解釋這種差異嗎?還是需要新的物理學?
發布了一種新的「中間路線」測量方法,這為正在進行的辯論增添了一些色彩。
哈勃常數:近距離與遠距離
天文學家可以通過兩種方式估算當前的膨脹率,也稱為哈勃常數(H 0)。
大爆炸的「餘輝」對宇宙微波背景(CMB)的精確測量提供了一個進入年輕宇宙的窗口。背景輻射中的微小溫度波動與僅370,000年歷史的宇宙中的密度變化相關,而密度變化又與大約138億年後的當今宇宙中的星系和星系團的結構有關。宇宙學家可以使用所謂的「 Lambda CDM」模型重現這些溫度變化的所有最後擺動,這種情況是暗物質和暗能量統治著整個宇宙。
該脈動中最新的哈勃常數測量值來自普朗克衛星:67.4±0.5 km s -1 Mpc -1。其他基於早期宇宙特性的獨立方法最終得到的數字也差不多。
天文學家還可以通過測量星系似乎飛離我們自身的速率來估計現代宇宙的擴展速率。訣竅是找到星系的正確距離。那就是標準蠟燭的出現:天文學家可以測量這些物體的亮度,並將其與已知的光度進行比較以計算距離。
這就是它開始變得有趣的地方:使用相對鄰近的物體進行的測量會產生更大的哈勃常數,其值介於73和76 km s -1 Mpc -1之間。換句話說,現在的宇宙似乎比根據對早期宇宙的觀察所預期的要快。
現在來談談轉折:一項實用新型標準蠟燭的最新研究發現,路中間的哈勃常數為:69.8±1.9 km s -1 Mpc -1。單獨得出的結果與宇宙微波背景的測量以及附近的標準蠟燭都一致。
紅色巨星
特別是剛剛從燃燒氫過渡到點燃氦的紅色巨星。
想像是掃視人群以確定最高的人,就像是最亮的紅色巨人正在經歷氦氣閃光,如果您生活在一個世界中,知道任何房間中最高的人都將具有相同的身高-我們假設最亮的紅色巨人的峰值亮度是相同的-您可以使用該信息告訴您離房間有多遠在給定的人群中。
天文學家在星系的最外層發現這些恆星,這意味著沒有中間的塵埃影響觀測。因此,紅色巨星提供了一種測量距離的方法,而該方法沒有困擾造父變星和其他標準蠟燭的一些系統性問題。
未解決
遠近的差異仍然存在。儘管他們的研究給出了較低的哈勃常數值,但與早期宇宙的研究相比,它仍然處於高端。如果說67.4確實是哈勃常數的正確值,那麼從統計學上講,您應該至少希望有幾次測量值低於該值。
很大程度上取決於紅色巨星的校準方式。弗裡德曼和他的同事們將他們的觀測結果固定在大麥哲倫星雲中,造父變星和紅色巨星都生活在這裡。在這裡,與星系暈球不同,天文學家必須考慮灰塵。小組估算的大量塵埃可以解釋為什麼他們對哈勃常數的測量值如此之低。
最終,當前的測量方法無法解決爭論。要解決這種張力,天文學家必須局部測量哈勃常數,其精度要優於1%。目前這還遙不可及,但是在短短的幾年內,歐洲航天局的蓋亞飛行任務將為一堆紅色巨星提供可信賴且精確的距離,從而實現比現在更好的校準。也許那我們將一勞永逸地解決哈勃不斷的辯論。