宇宙膨脹的速度到底有多快
哈勃觀測(cè)到了40多個(gè)星系，其中包括脈動(dòng)恒星以及稱(chēng)為超新星的爆炸恒星，以測(cè)量更大的宇宙膨脹距離。這兩種現(xiàn)象都有助于天文學(xué)家標(biāo)記天文距離，這些標(biāo)記指出了膨脹率。
測(cè)量宇宙的膨脹率是哈勃太空望遠(yuǎn)鏡在 1990 年發(fā)射時(shí)的主要目標(biāo)之一。在過(guò)去的 30 年里，太空天文臺(tái)幫助科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)并改進(jìn)了這種加速速度，并發(fā)現(xiàn)了只有全新物理學(xué)才能解決的神秘皺紋。
天文學(xué)家在 1998 年已經(jīng)有了一個(gè)意想不到的發(fā)現(xiàn)：“暗能量”。這種現(xiàn)象就像一種神秘的排斥力，加速了膨脹速度。
此外，還有另一個(gè)大發(fā)現(xiàn)：在大爆炸之后，本地宇宙的膨脹率與遙遠(yuǎn)宇宙的膨脹率之間存在無(wú)法解釋的差異。
科學(xué)家們不理解這種差異，但承認(rèn)它很奇怪，可能需要新的物理學(xué)。
太空望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所的諾貝爾獎(jiǎng)獲得者、巴爾的摩約翰霍普金斯大學(xué)的杰出教授亞當(dāng)·里斯說(shuō)：“你正在從望遠(yuǎn)鏡和宇宙距離標(biāo)記的黃金標(biāo)準(zhǔn)中獲得對(duì)宇宙膨脹率的最精確測(cè)量。這就是哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的目的，使用我們所知道的最好的技術(shù)來(lái)做到這一點(diǎn)。這可能是哈勃的代表作，因?yàn)楣纳枰龠^(guò)30年才能使這個(gè)樣本量翻倍?！?/p>
該望遠(yuǎn)鏡以先驅(qū)天文學(xué)家埃德溫·哈勃的名字命名，他于 1953 年去世。他在 1920 年代發(fā)現(xiàn)宇宙中遙遠(yuǎn)的云實(shí)際上是星系。
哈勃依靠天文學(xué)家亨麗埃塔·斯旺·萊維特 1912 年發(fā)現(xiàn)稱(chēng)為造父變星的脈動(dòng)恒星的亮度周期的工作。造父變星就像宇宙里程標(biāo)記一樣，在銀河系和其他星系中周期性地變亮和變暗。
哈勃的工作揭示了銀河系是眾多星系之一，永遠(yuǎn)改變了我們?cè)谟钪嬷械囊暯呛臀恢?。這位天文學(xué)家繼續(xù)他的工作，發(fā)現(xiàn)遙遠(yuǎn)的星系似乎在快速移動(dòng)，這表明我們生活在一個(gè)以大爆炸開(kāi)始的膨脹宇宙中。
對(duì)宇宙膨脹率的探測(cè)幫助獲得了2011 年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，授予索爾·珀?duì)栺R特、布萊恩·施密特和里斯“通過(guò)觀測(cè)遙遠(yuǎn)的超新星發(fā)現(xiàn)宇宙加速膨脹”。
里斯繼續(xù)領(lǐng)導(dǎo) SHOES（超新星 H0 的縮寫(xiě)），即暗能量狀態(tài)方程，這是一項(xiàng)研究宇宙膨脹率的科學(xué)合作項(xiàng)目。他的團(tuán)隊(duì)正在《天體物理學(xué)雜志》上發(fā)表一篇論文，該論文提供了哈勃常數(shù)的最新更新，因?yàn)榕蛎浡适且阎摹?/p>
測(cè)量遙遠(yuǎn)的物體創(chuàng)造了一個(gè)“宇宙距離階梯”，可以幫助科學(xué)家更好地估計(jì)宇宙的年齡并了解它的基礎(chǔ)。
使用哈勃望遠(yuǎn)鏡的多個(gè)天文學(xué)家團(tuán)隊(duì)得出的哈勃常數(shù)值等于 73 正負(fù) 1 公里每秒每兆秒差距。（百萬(wàn)秒差距是一百萬(wàn)秒差距，或 326 萬(wàn)光年。）
“哈勃常數(shù)是一個(gè)非常特殊的數(shù)字。它可以用來(lái)從過(guò)去穿到現(xiàn)在，對(duì)我們對(duì)宇宙的理解進(jìn)行端到端的測(cè)試。這需要大量的詳細(xì)工作”。
但根據(jù)天文學(xué)家利用宇宙標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型（一種暗示大爆炸組成部分的理論）和歐洲航天局普朗克進(jìn)行的測(cè)量，實(shí)際預(yù)測(cè)的宇宙膨脹速度比哈勃望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)到的要慢。
另一個(gè)太空天文臺(tái)普朗克用于測(cè)量宇宙微波背景，或 138 億年前大爆炸的剩余輻射。普朗克任務(wù)科學(xué)家得出的哈勃常數(shù)為 67.5 正負(fù) 0.5 公里/秒/兆秒差距。
12 月發(fā)射的詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡將能夠以更清晰的分辨率和更遠(yuǎn)的距離觀察哈勃的英里標(biāo)記，這可能有助于理解這兩個(gè)數(shù)字之間的差異。
這對(duì)曾經(jīng)決心測(cè)量哈勃常數(shù)的宇宙學(xué)家來(lái)說(shuō)是一個(gè)激動(dòng)人心的挑戰(zhàn)。現(xiàn)在他們發(fā)現(xiàn)自己在質(zhì)疑還有哪些額外的物理學(xué)可以幫助他們解開(kāi)關(guān)于宇宙的新謎團(tuán)。
“其實(shí)，我并不關(guān)心膨脹值具體是什么，但我喜歡用它來(lái)了解宇宙，”里斯說(shuō)。
