哈勃常數出現4個版本,難道宇宙有4個年齡嗎?

2020-12-03 關注未來世界

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科學家估算宇宙年齡，要用到一個至關重要的數字——哈勃常數。哈勃常數反映了宇宙膨脹的速率。它雖然名為常數，實際上是僅就某時某刻而言，它才是一個常數，如果沿著宇宙演化的時間軸來看，它是隨著時間動態變化的。宇宙一直在膨脹，但是膨脹的速率並不均一，有時更慢一些，哈勃常數就較小，而距今50億年以來宇宙膨脹得更快了一些，哈勃常數也變大了。

假如大爆炸理論是正確的，宇宙是從一個奇點逐漸膨脹到現在這麼大，那麼膨脹的速率越快，也就是哈勃常數越大，說明所花費的時間越短，也就說明宇宙越年輕。這也就是為什麼說，哈勃常數是計算宇宙年齡的至關重要的數字了。

哈勃常數對於研究宇宙有著舉足輕重的地位。但比較尷尬的是，科學界對於哈勃常數的測量方法，以及準確數值還存在相當大的分歧。

測量哈勃常數有兩種主流的方法。

一種方法是通過宇宙微波背景輻射測算哈勃常數。這種方法測量宇宙微波背景輻射中的「重子聲波振蕩」的強度，將測量的數值輸入「冷暗物質宇宙學模型」之後，得到的哈勃常數是67.8 km/s/Mpc。

還有一種方法是諾貝爾物理學獎獲得者亞當·裡斯及其合作者所擅長的，他們觀測宇宙中亮度恆定的IA型超新星，以及亮度隨時間周期性變化的造父變星，計算它們發射的光的譜線的紅移量與絕對距離的關係，從而算出哈勃常數為74 km/s/Mpc。這種方法存在的主要問題是，天體之間的絕對距離無法精確測量，只能通過相對距離推測得到，所以計算結果與實際情況之間可能存在一些偏差。

還有一些科學家嘗試了新的測量方法，不僅沒有化解分歧，反而使局面變得更加複雜。

今年7月，美國芝加哥大學的研究人員採用紅巨星作為「標準光源」，得到的哈勃常數為69.8 km/s/Mpc。

近日，國際頂級學術期刊《科學》報導，德國馬克斯普朗克研究所的Inh Jee等人又用了一種新的方法來測量哈勃常數——引力透鏡法，又得出了一個與以往所有答案都不同的答案：82 km/s/Mpc。如果這個哈勃常數是準確的，那麼宇宙的年齡就只有114億年——比原先計算的138億年年輕了20多億年。

引力透鏡法測量哈勃常數是一種全新的思路，但作者在論文中強調了，目前這種方法還不算完善，使用的引力透鏡只有2個，因而測量距離的精度還不高，所以這次得到的數據相對而言還比較粗糙。

結語

哈勃常數現在有了至少4個比較權威的版本，看來科學界關於宇宙的年齡確實還存在比較大的分歧。目前主流的觀點認為宇宙的年齡是138億年。

Inh Jee*, Sherry H. Suyu*, Eiichiro Komatsu, Christopher D. Fassnacht, Stefan Hilbert, Léon V. E. Koopmans, A measurement of the Hubble constant from angular diameter distances to two gravitational lenses, Science 2019, 365(6458): 1134-1138.

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