新的“宇宙阶梯”测量给我们留下了一个重大的物理问题

2023-04-13

科学中的一些谜团随着更精确的测量而消失，通过大量新数据解决差距。有时，再看一眼只会强化这样一个事实：你手上有一个谜团。

一项挑战宇宙最基本物理定律的新研究属于后者。

这是宇宙膨胀速度的表达式。不幸的是，有不止一种解决方案，具体取决于测量方式。

使用第一束光留下的微弱辉光计算出的膨胀率，称为宇宙微波背景，约为每秒 68 公里/兆秒差距。看看今天恒星和星系远离我们的方式，它更像是 73 公里/秒/Mpc。

这两组测量值显然不匹配。差远了。但如果我们有一些小细节错误，例如当我们计算远处物体飞向远处时的真实距离，这两个数字可能会更接近重叠。

在这项最新研究中，瑞士洛桑联邦理工学院 (EPFL) 的研究人员利用盖亚航天器的数据重新校准了脉动恒星的亮度，这些恒星被称为造父变星。

通过将已知的亮度与距离联系起来，然后在太空深处寻找例子，我们可以准确地拼凑出宇宙的尺度。这种校准是“宇宙阶梯”的第一级，用于计算空间中越来越大的距离，以及宇宙变大的速度。

好消息是，准确性的提高可以帮助我们更好地弄清楚。

然后还有一个不太好的消息。最新数据证实哈勃常数或膨胀率为 73.0 ± 1.0 km/s/Mpc，使其无法更接近满足替代测量67.4 ± 0.5 公里/秒/Mpc。

5.6 km/s/Mpc 的差距（“哈勃张力”）仍然是一个重大问题？某个地方出了问题，现在我们比以往任何时候都更加确定。

“我们越多地证实我们的计算是准确的，我们就越能得出这样的结论：这种差异意味着我们对宇宙的理解是错误的，宇宙并不完全像我们想象的那样，”说洛桑联邦理工学院天体物理学家理查德·安德森。

研究人员表示，通过发现新的造父变星团和从多个角度进行观测，加上与其他星团的交叉引用，获得新读数的方式可用于许多其他空间光和距离的计算。

事实上，它甚至有助于计算整个银河系的几何形状：我们银河系的元素如何定位，以及它与远离我们星球的其他星系的关系。

“例如，我们开发的高精度校准将使我们能够更好地确定银河系作为平盘星系的大小和形状以及它与其他星系的距离。”说来自洛桑联邦理工学院 (EPFL) 的天体物理学家毛里西奥·克鲁兹·雷耶斯 (Mauricio Cruz Reyes)。

“我们的工作还通过将盖亚数据与其他望远镜获取的数据进行比较，证实了盖亚数据的可靠性。”