委員會提出的新觀察結果()進一步鞏固了所有物理學中最奇怪的觀察之一——宇宙在其生命週期的不同階段以不同的速度膨脹。
這個被稱為「哈伯張力」的難題引發了天文學家之間的爭論,可能會改變甚至完全顛覆這個領域。
2019 年,測量確認問題確實存在。然後在 2023 年和 2024 年,JWST 將進行更精確的測量。
現在,進一步的測量使用了 JWST 在太空中頭兩年收集的最大數據樣本,以進一步解決這個問題。能夠解答這個謎團的新物理學尚不清楚,但正如研究人員在 12 月 9 日發表在《自然》雜誌上的一篇論文中所概述的那樣天體物理學雜誌,緊張感不會消失。
「我們做的工作越多,就越明顯地發現,原因比望遠鏡缺陷更有趣。相反,它似乎是宇宙中的一個特徵,」主要研究作者、諾貝爾獎得主亞當·里斯約翰霍普金斯大學物理學和天文學教授告訴《生活科學》。 “接下來的步驟有很多。需要許多方面的更多數據和新想法。”
有關的:
有兩種計算哈伯常數(量化宇宙膨脹速度的數值)的黃金標準方法。第一個是透過測量宇宙微波背景的微小波動而獲得的——這是宇宙第一束光在宇宙誕生後 38 萬年產生的古老快照。。
後繪製出微波爐的嘶嘶聲使用宇宙學家根據普朗克衛星推斷哈伯常數約為每百萬光年 46,200 英里/小時,或大約每秒每百萬秒差距 (km/s/Mpc) 67 公里。這個,旁邊早期宇宙的其他測量,與理論預測一致。
第二種方法在較近的距離和宇宙的後期生命中使用稱為脈動的恆星進行操作。造父變星正在慢慢死亡,它們的外層氦氣隨著吸收和釋放恆星的輻射而膨脹和收縮,使它們像遙遠的信號燈一樣週期性地閃爍。
隨著造父變星變得更亮,它們的脈動變得更慢,使天文學家能夠測量恆星的固有亮度。透過將這種亮度與觀測到的亮度進行比較,天文學家可以將造父變星連接成一個“宇宙距離階梯”,以觀察更深處。
有了這個梯子,並將造父變星的亮度與 Ia 型超新星的爆炸固定在一起,天文學家就可以根據閃爍恆星的光線如何延伸或紅移,找到宇宙膨脹速度的精確數字。此方法傳回的哈伯常數約為 73 km/s/Mpc:該值遠遠超出了普朗克測量的誤差範圍。
有關的:
天文學家對這種分歧的原因提出了各種解釋,其中一些試圖找出原因結果內。與此同時,里斯和他的團隊一直在加劇與以及更廣泛的研究。
這項新研究是這條鏈中的另一個環節。新分析涵蓋了 2019 年哈伯研究樣本量的大約三分之一,使用 JWST 測量樣本的造父變星距離,精度在 2% 以內,比哈伯 8-9% 的精度有了很大的提高。
將這些結果與其他測距恆星(例如富碳恆星和亮紅巨星)進行交叉核對,得出的值為 72.6 km/s/Mpc,這與哈伯的原始測量值幾乎相同。
到底是什麼導致了這種奇怪的不匹配尚不清楚(「我希望我知道,」里斯告訴《生活科學》)。但天文學家的猜測甚囂塵上。
一種可能性是「我們對早期宇宙的理解中缺少一些東西,例如物質的新組成部分——早期[驅動宇宙膨脹的神秘現象]——大爆炸後給宇宙帶來了意想不到的衝擊,”馬克·卡米翁科斯基約翰霍普金斯大學的宇宙學家,幫助計算了哈伯常數,但沒有參與這項研究,在一份聲明中說。 「還有其他的想法,例如有趣的暗物質特性、奇異粒子、變化的電子質量或原始磁場,也可能起到作用。理論家有足夠的創造力。”