宇宙膨胀的速度有多快的问题继续困扰着科学家。尽管这似乎是一个相当简单的问题,但现实是,几十年来,它一直困扰着物理学和天文学领域最优秀的人才——而使用詹姆斯·韦伯太空望远镜和哈勃太空望远镜进行的新研究并没有让答案变得更清晰。
科学家们知道宇宙随着时间的推移而膨胀,但他们无法就膨胀发生的速度(称为哈勃常数)达成一致。有两种主要方法用于估计这个常数:一种是观察遥远星系远离我们的速度,另一种是观察大爆炸的剩余能量,称为宇宙微波背景。问题是,这两种方法给出了不同的结果。
长期以来,科学家们认为这可能是由于测量误差造成的。他们认为,其中一项或两项测量肯定是不准确的,因此预计随着技术的进步,这些方法将变得更加准确并达成一致。但那并没有发生。随着估计中使用的技术的改进,例如使用新的和更强大的太空望远镜,两个结果之间的差异一直顽固地存在。

研究人员最近使用詹姆斯·韦伯和哈勃的最新测量结果来检查他们的计算,他们没有发现之前的测量结果有任何不准确之处。事实上,他们能够缩小这些测量的范围,使它们更加精确。
首席研究员亚当·里斯在一份声明中表示:“测量误差被消除后,剩下的就是我们误解了宇宙的真实且令人兴奋的可能性。” “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。”
研究人员使用韦伯望远镜和哈勃望远镜交叉检查数据,有效地检查每个望远镜的测量结果。这对于使用哈勃计算非常远的物体尤其重要,因为哈勃并不是真正设计用来观察这么远的物体,而韦伯却是。不过,两台望远镜的意见一致,因此问题并不是哈勃数据造成的。
“韦伯和哈勃的结合给我们带来了两全其美的效果。我们发现,当我们沿着宇宙距离阶梯爬得更远时,哈勃测量仍然可靠,”里斯说。
去年,韦伯的早期数据支持了哈勃数据,但仍然存在一个问题,即该数据对于较近的物体是否准确,但对于较远的物体则不太准确——因为不同的距离是使用宇宙中的不同物体测量的,这是称为宇宙遥远阶梯。现在,结果表明,哈勃数据不仅对于这些较近的物体是准确的,而且对于较远的物体也是准确的。
因此,这个大问题仍然像以前一样开放和根深蒂固。宇宙膨胀的速度有多快?我们只是不知道,也不知道为什么这两种测量会给出矛盾的结果。科学家们最好的解释是,早期宇宙和我们现在生活的地方(称为晚期宇宙)之间存在一些不同的东西。里斯说:“我们需要找出我们是否遗漏了一些关于如何将宇宙的起源和当今联系起来的东西。”
该研究发表在《天体物理学杂志快报》上。