超新星發出的光經過 100 億年到達我們這裡,為我們提供了一種新的測量方法– 宇宙膨脹的加速度。
稱為 SN H0pe,是最遠的之一Ia型超新星我們所見過的,並且對它似乎正在後退的速度的測量給出了哈勃常數為每秒每兆秒差距 75.4 公里。
這讓我們陷入了困境。基於另一種被稱為“標準尺”的方法對早期宇宙的測量往往會返回較慢的結果,約為每秒每兆秒差距 67 公里。
雖然 SN H0pe 的出現是在 40 億年後才出現的。,它的時間比其他的要早得多標準蠟燭在附近的宇宙中進行的測量,其速度約為每兆秒差距每秒 73 公里——這表明,就我們所見,整個可見宇宙中的張力是一致的。
這為緊張局勢提供了一種可能的解釋:比遙遠的太空。如果一種技術對遙遠宇宙和本地宇宙都得到相同的結果,則表明 H0 或多或少是均勻的。
好的,我們可以解釋一下。整個問題在於所謂的哈勃張力——用於測量宇宙加速膨脹的不同方法的結果之間未解決的差異。
標準標尺方法使用早期宇宙的遺跡。這些是像,或稱為星系分佈中的化石密度。
另一方面,標準燭光是具有已知固有亮度的物體,例如造父變星和 Ia 型超新星。由於這些物體被認為發出相對一致的光量,我們可以通過測量它們的表觀亮度來計算出它們的距離。
但它們的用途受到距離的限制——在某些時候,它們會變得太遠而無法看到,因此它們通常僅用於測量本地宇宙中的哈勃常數。
H0pe 比我們能看到的大多數 Ia 型超新星要遠得多。這是因為它被稱為引力透鏡的時空怪異現象放大並三倍化。
在一個巨大的物體(例如星系或星系團)周圍,時空往往會彎曲。任何穿過該曲率的光線都可以重複和放大,就像曲面玻璃放大其後面的任何東西一樣。
霍普,當這一發現被發現時,它位於一個星系團的後面。當超新星發出的光穿過星團產生的引力透鏡時,它被放大並分裂成三個不同的點。
“這類似於三折梳妝鏡如何呈現坐在它前面的人的三個不同圖像。在韋伯圖像中,這一點就在我們眼前得到了證明,因為中間圖像相對於其他兩個圖像翻轉,這是理論預測的‘透鏡’效應,”說亞利桑那大學的宇宙學家布倫達·弗萊。
“為了獲得三張圖像,光線沿著三個不同的路徑傳播。由於每條路徑都有不同的長度,並且光以相同的速度傳播,因此韋伯觀測中的超新星在爆炸期間的三個不同時間成像。
“在三重鏡子的比喻中,隨之而來的是時間延遲,其中右手邊的鏡子描繪了一個人舉起梳子,左手邊的鏡子描繪了正在梳理頭髮的人,而中間的鏡子則描繪了一個放下梳子的人。”
這使得研究人員能夠使用通常僅適用於本地宇宙的標準蠟燭技術對遙遠宇宙中的哈勃常數進行詳細測量。每秒每百萬秒差距 75.4 公里的結果可能無法解決緊張局勢,但它確實縮小了解釋範圍。
哈勃張力是其中之一。這絕不是微不足道的:它將告訴我們宇宙有多大、有多古老,並為我們提供整個時空的更準確的測量。
天文學家通常使用每秒每兆秒差距約 70 公里的哈勃常數來確定與宇宙物體的距離——這只是基於我們目前擁有的最佳數據的估計。
解決哈勃張力可能會成為諾貝爾獎獲得者的成就。好消息是我們似乎越來越接近了。
給了我們一個新的工具來嘗試縮小範圍——標準警報器。已進行標準警報測量;它們位於標準尺子和標準蠟燭的附近,所以仍然沒有結論,但這只是時間問題。
詹姆斯韋伯太空望遠鏡的更多觀察結果可以幫助我們實現這一目標。只需再增加四個像 H0pe 這樣的事件,測量的置信水平就可以提高到超過 3 西格瑪。那將是美好的一天。
新測量報告已提交給天體物理學雜誌,並且是預印本服務器 arXiv 上可用。









