詹姆斯·韦伯太空望远镜证实宇宙膨胀速度和物理学最大的谜团之一

电视JWST 证实了小型望远镜对宇宙膨胀速度的观测结果。这并没有平息物理学争论，反而使事情变得更糟，因为之前的测量结果与天文学家认为应该发生的事情相矛盾，因为.这（可能）并不意味着我们需要抛弃我们认为自己了解的宇宙学的大部分知识，就像有些人认为的那样，但它确实留下了一个重大问题需要解决。

天文学家已经想出了多种方法来确定宇宙膨胀的速度，这一测量方法对于和宇宙。最初，这些预测带有很大的不确定性，尽管核心预测各不相同，但误差范围重叠，因此没有太多需要担心的。

然而，随着我们的仪器不断改进，研究的资料数量不断增加，差异并没有消失。这就是现在所说的“”，指的是，定义远处物体的距离和速度之间的关系的数字。

JWST 能够以比其他任何仪器更高的精度执行一项至关重要的测量，即测量遥远星系的距离。一些天文学家认为，它或许能给出更接近其他方式得出的答案，从而解决哈勃张力问题。然而，它却支持了其他望远镜的结果。

约翰霍普金斯大学的亚当·里斯教授在一次采访中说道：“你是否曾费力地看清视野边缘的标志？它说了什么？它意味着什么？即使使用最强大的望远镜，天文学家想要读懂的‘标志’看起来也太小了，我们也很费劲。”陈述里斯因展示。

“宇宙学家想要读到的标志是宇宙速度极限标志，它告诉我们宇宙膨胀的速度有多快——这个数字被称为哈勃常数，”里斯解释说。“我们的标志被写在遥远星系中的恒星上。这些星系中某些恒星的亮度告诉我们它们离我们有多远，从而告诉我们这束光要花多长时间才能到达我们这里，而星系的红移告诉我们宇宙在这段时间内膨胀了多少，从而告诉我们膨胀率。”

Riess 因使用以下工具帮助完成这项测量而获奖，其峰值固有亮度非常稳定。然而，这需要等待合适类型的超新星爆发。被称为造父变星的恒星提供了另一种选择，数量要多得多。

造父变星的亮度与其膨胀和收缩的速度有关，这再次为我们提供了一个可以用来计算其距离的测量值。造父变星让我们第一次意识到揭示了遥远星系位于银河系之外很远的地方。

然而，造父变星不像超新星那么明亮，在最遥远的星系中也看不到。然而，在数亿光年之外，它们可以校准超新星测量，提供额外的精度，但前提是我们能够将它们与附近的普通恒星区分开来。

JWST 运行的波长比哈勃望远镜的波长更容易做到这一点，Riess 和同事利用它测量了 320 多个造父变星，其中一些位于相对较近的星系 NGC 4258 和 NGC 5584，后者最近有一颗超新星。

他们的测量结果表明，对哈勃望远镜精度的缺乏信心是没有道理的——它对这些星系的测量非常准确。然而，这两台太空望远镜的发现与基于宇宙微波背景的预测完全不一致。

哈勃紧张问题仍未解决。

“最令人兴奋的可能性是，张力是我们在理解宇宙时遗漏的一些东西的线索，”里斯补充道。“它可能表明存在奇异的暗能量、奇异的暗物质，对我们对引力的理解进行了修正，或者存在一种独特的粒子或场。”好像普通的暗能量和暗物质还不够令人费解似的。

四个世纪之后，莎士比亚仍然是正确的：是天地间存在的事物比任何人的哲学（包括霍雷肖的哲学）所能想象到的还要多。

该研究已被接受天体物理学杂志，预印本可在学术期刊。

本文的早期版本于 2023 年 9 月发布