JWST和哈勃在宇宙膨胀上达成了一致,这是一个主要问题

对宇宙膨胀率的新的、精确的测量正在出现,它正在提供一个巨大的宇宙泡菜。

约翰·霍普金斯大学物理学家亚当·里斯(Adam Riess)领导的一个团队利用哈勃数据和詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)的新观测结果证实,以前的测量结果是正确的。尽管存在多年的争论.

基于从太阳系到造父变星和Ia型超新星的巨大距离,用于创建“宇宙距离阶梯”,我们的宇宙似乎确实以每秒 73 公里/兆秒差距的速度膨胀– 称为哈勃常数的速率。

问题在于,其他测量方法哈勃常数返回不同的度量值。科学家们认为,众所周知,这种哈勃“张力”可能是人为错误。具有非常高置信度(8 sigma)的新测量意味着其他问题。

“随着测量误差的否定,剩下的是我们误解宇宙的真实而令人兴奋的可能性,”里斯 说.

哈勃张力很可能是最大的问题困扰着宇宙学,这与宇宙膨胀加速的速度有关——这是对宇宙的基本测量。我们有几种方法可以推导它,但主要的两种方法是标准蜡烛和标准尺子。

标准蜡烛是黑暗中的灯,具有已知的固有亮度。那是造父变星和Ia型超新星。如果我们知道某物的内在亮度,我们就可以高精度地计算出它的距离。造父变星和Ia型超新星为我们提供了大约每秒73公里/兆秒差距的哈勃常数。

标准尺子基于早期宇宙的信号。这些包括宇宙微波背景– 大约 380,000 年后首次流过宇宙的光生活大爆炸– 和重子声振荡,这两者都为我们提供了大约 67 公里/秒/兆秒的哈勃常数。

JWST和哈勃望远镜在遥远星系中观测到同一颗造父变星。(美国国家航空航天局、欧空局、CSA、STScI、A. Riess/JHU/STScI)

无论科学家测量哈勃常数多少次,他们总是发现这种差异。这不仅仅是一个小小的昙花一现。例如,哈勃常数是我们用来衡量宇宙大小和年龄的工具之一。为了更好地了解宇宙,科学家们必须找到差异的根源。

目前的宇宙学模型在某些方面运行良好,因此提出的解决方案通常意味着其他东西会被破坏。因此,人为错误成为哈勃张力的一个有吸引力的解释,因此科学家们不断测量,重新测量,再测量,寻找我们塞满的地方。

一种可能性是,我们在最初的哈勃测量中做错了什么,所以里斯和他的同事们一直在使用JWST来检查他们的工作。初始测量去年的观测结果与哈勃望远镜的观测结果一致;但有一种可能性是,我们凝视的太空越深,两组测量结果的分歧就越大,哈勃造父变星的距离测量值随着距离的增加而变得不那么准确。

好吧,现在JWST已经赶上了哈勃望远镜,但事实并非如此。测量结果都是一致的。

“我们现在已经跨越了哈勃观测到的整个范围,我们可以非常有信心地排除测量误差作为哈勃张力的原因。里斯 说.“韦伯和哈勃的结合给了我们两全其美的优势。我们发现,当我们沿着宇宙距离阶梯爬得更远时,哈勃的测量仍然可靠。

所以,我们必须弄清楚我们不知道的是什么。引力波被称为标准警报器的观测可能是关键。目前,标准警报器上的误差线是太大而无法做出自信的裁决,尽管它们似乎确实如此或多或少同意使用标准蜡烛。目前正在努力继续进行测量;我们可能只需要耐心等待。

另一方面,新的测量结果意味着我们可以继续对旧的哈勃望远镜充满信心。真是个绝对的骑兵。

该团队的研究结果已发表在天体物理学杂志快报.

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