天文學家測定至今最精確宇宙膨脹速度

天文學家測定至今最精確宇宙膨脹速度


宇宙膨脹速度通常被稱為哈勃常數(Hubble's constent),最新測得的哈勃常數值為73.5公里/(秒·百萬秒差距),即一個星係與地球的距離每增加百萬秒差距,其遠離地球的速度就每秒增加73.5公里。

測量星系距離的一個常用標尺是有量天尺之稱的造父變星,它們是一類特殊的恆星,亮度變化週期與自身光度直接相關。研究人員利用美國太空總署的哈勃太空望遠鏡和歐洲太空總署的蓋亞太空望遠鏡,觀測銀河系內的五十顆造父變星,將這個標尺打磨得更為精確,在此基礎上得到的哈勃常數僅有2.2%的不確定性,這是至今有關哈勃常數最低的不確定性。

研究人員指出,新結果與用另一種方​​法測得的哈勃常數值差異較大,不能用測量誤差來解釋,可能需要新理論來描述宇宙的基本性質。另一種測量哈勃常數的方法是觀察微波背景輻射,這種輻射是宇宙大爆炸的餘輝,其細節特徵反映了早期宇宙的特徵,可用於推算現今宇宙的膨脹速度。此前這類研究得出的哈勃常數值是67公里/(秒·百萬秒差距)。

新研究負責人、諾貝爾物理學獎獲得者亞當·里斯(Adam Riess)在一份聲明中表示,兩種方法測出的哈勃常數值相差較大,這令人非常困惑,就像根據生長曲線表預測兒童身高情況,結果發現其成年後的身高遠遠超出預期。

研究人員推測,導致這種差異的原因,可能是當前物理學標準模型未能涵蓋的某種事物,比如暗物質或暗能量的特殊性質,或者是未知的粒子。

【圖:美國太空總署;文:節錄自科學網頁;新聞訊息由林景明提供】研究全文刊登在已經出版的《天體物理學報》

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