宇宙膨胀速率存在未解的不一致问题
这幅图像——一幅艺术家的概念图——展示了宇宙距离阶梯。这是指天文学家从他们能测量的距离逐步延伸到浩瀚宇宙中未知距离的方法。图片由NOIRLab提供。
天文学家们确定了迄今为止关于宇宙膨胀速度的最精确测量结果之一：约为每秒73.5公里每百万秒差距。 这个数值加深了一个日益凸显的谜团——哈勃张力，即对近邻宇宙的测量结果与基于早期宇宙的预期之间存在的顽固偏差。 宇宙的膨胀速度与当前模型的预测不符，这意味着可能还有新的物理学规律有待发现。
NOIRLab近期发布了这篇报道，经EarthSky编辑。
天文学家完善了对宇宙膨胀速率的认知
天文学家尝试用两种根本不同的方法来测量宇宙的膨胀速率。一种方法依赖于测量附近宇宙中恒星和星系的距离。另一种方法则利用宇宙微波背景的测量数据，根据标准宇宙学模型来预测如今的膨胀速率。
这两种方法本应产生相同的结果……但事实并非如此。
基于近邻宇宙的测量结果持续显示出更快的膨胀速率——大约为每秒73公里（每小时16万英里）每百万秒差距。但根据早期宇宙得出的预测值更低，接近67或68。尽管数值差异不大，但远超出统计不确定性所能解释的范围。这种持续存在的分歧被称为哈勃张力，已通过多项独立研究和技术观察到。
通过将数十年的独立观测整合到一个统一的框架中，一个国际天文学家合作团队表示，他们已经获得了迄今为止对近邻宇宙膨胀速率最精确的直接测量结果。在《天文学与天体物理学》近期发表的一篇论文中，H0距离网络（H0DN）合作团队报告的哈勃常数数值为73.50±0.81千米每秒每兆秒差距，这对应的精度略高于1％。
这项研究名为局部距离网络。它是一份关于以约1％精度测量哈勃常数的社区共识报告，是广泛社区努力的成果。这项努力是在瑞士伯尔尼举行的国际空间科学研究所突破性研讨会（题为哈勃常数背后有什么？）上发起的。
许多天文学家参与了
该合作提到：
这不仅仅是哈勃常数的一个新数值，而是一个由社区构建的框架，它将数十年的独立距离测量结果透明且便捷地整合在一起。
团队没有依赖单一方法，而是构建了一个距离网络，该网络连接了多种用于测量本地宇宙距离的重叠技术。这些技术包括对脉动的造父变星、亮度已知的红巨星、Ia型超新星以及某些类型星系的观测。
这种方法使得通过多条独立路径得到相同最终结果成为可能。并且它允许进行一项关键测试：差异是否由单一方法内的错误导致？结果表明这不太可能。即使从分析中移除个别技术，整体结果也只会发生微小变化。独立测量结果彼此保持一致，这增强了局部测量的膨胀率的稳健性。
作者们总结道：
这项研究有效排除了那些依赖于本地距离测量中单一被忽视误差来解释哈勃张力的说法。如果正如越来越多的证据所表明的那样，这种张力是真实存在的，那么它可能指向标准宇宙学模型之外的新物理。
本研究的意义
其影响意义重大。从早期宇宙推断出的较低膨胀率依赖于宇宙学的标准模型。该模型描述了宇宙自大爆炸以来的演化过程。如果该模型不完整——例如，若它未能充分解释暗能量的行为、新粒子的存在或引力的修正——那么它对现今宇宙膨胀率的预测就会受到影响。
在这种情况下，哈勃张力可能不是测量误差的结果，而是当前宇宙模型缺少关键组成部分的证据。本地距离网络也为未来的研究建立了一个框架。通过公开其方法和数据，该合作项目创建了一个可以通过新观测加以扩展的基础。下一代天文台有望提供更精确的测量数据，天文学家旨在确定这种差异最终是会得到解决，还是会继续指向新的物理学领域。
JohnBlakeslee是天文学家，同时担任美国国家科学基金会NOIRLab的研究与科学服务主任，他是该合作项目的成员之一。这项研究包含来自智利的美国国家科学基金会塞罗托洛洛美洲际天文台（CTIO）和亚利桑那州的美国国家科学基金会基特峰国家天文台（KPNO）的望远镜数据，这两个天文台均为NSFNOIRLab的项目。这些数据被整合到一个涵盖地面和太空观测台的更广泛的合作框架中，有助于增强整体研究结果。
总而言之：我们认为自己理解局部宇宙的膨胀速率。但新的测量结果证实了一种持续存在的差异，这可能表明需要新的物理学理论。
经由NOIRLab
相关知识
宇宙是包含所有时间、空间与物质的整体，起源于约138亿年前的大爆炸，至今仍在膨胀。它涵盖星系、恒星、行星等各类天体，从微观粒子到宏观结构，充满未知。人类通过天文观测和物理理论持续探索其规律，它的浩瀚神秘始终激发着人们对宇宙本质的好奇与追寻。