天文學家提高測量宇宙的距離尺度和準確性仍然未能解決宇宙學的危機

測量宇宙的膨脹是困難的，一方面，因為宇宙在擴展，所以距離測量的比例會影響擴展的比例。而且由於來自遙遠星系的光需要時間才能到達我們，所以無法測量宇宙實際是什麼，而只能測量它（一個擴展中的東西）是什麼，然後向宇宙距離階梯挑戰。

距離階梯源於以下事實：儘管我們有很多方法可以測量宇宙距離，但它們都不適合所有比例。例如，最大距離是通過測量遙遠星系中超新星的視在亮度來確定的。在數十億光年中，這非常有效，但是銀河系中的超新星不足以測量附近的距離。也許最準確的距離測量是使用視差，它可以測量地球繞太陽公轉時恆星位置的視位移。視差是一個簡單的幾何問題，但是它只能精確到幾千光年。

因此，天文學家通常通過在另一種方法，建立另一種方法來測量尺度。對最接近的恆星使用視差，包括一種稱為造父變星的變星。造父變星的亮度與平均亮度成正比，因此可以使用它們來測量長達一億光年左右的距離。超新星一直在該範圍內發生，因此可以使用超新星測量來確定數十億光年的距離。這些不是在宇宙距離階梯中使用的唯一方法，但是每種方法都有它們的有限範圍和有限精度。

由於進行的任何測量都存在不確定性，因此距離階梯中可能會產生誤差。如果視差測量值有些偏離，那麼造父變星的測量距離起步會更多，而超新星的測量精度甚至更低。因此，當我們使用不同的方法測量宇宙膨脹時，我們得到的結果略有不同，這就是宇宙張力。過去，這不是一個大問題。儘管不同的方法給出的結果不同，但測量的不確定性足夠大，結果相互重疊。但是隨著我們的測量變得更加準確，它們不再重疊，就出現問題。

為了解決這個問題，一組天文學家最近集中精力使宇宙距離階梯更加精確。他們的重點是視差測量，即是距離階梯所在的地面。在這種情況下，他們使用蓋亞（Gaia）太空望遠鏡的數據。蓋亞測量了超過十億顆恆星的視差和它們的自行，其中包括造父變星。由此，團隊將造父變星距離方法的測量不確定度降低到只有1％。利用宇宙距離階梯中的這一新結果，他們得到的哈勃常數（宇宙膨脹率）的測量值在71.6至74.4公里/秒/百萬秒差距之間。這很好，但它與其它方法進一步衝突，特別是來自普朗克衛星對宇宙微波背景測量的數據，其值在67.2至68.1公里/秒/百萬秒差距之間。

似乎我們的測量越準確，張力問題就越嚴重。我們顯然不了解宇宙擴展的某些內容，我們只能希望更多更好的數據能夠引導我們找到解決方案。

【圖：Tabitha Dillinger；文：節譯自今日宇宙網頁】

秒差距（parsec，符號 pc）是一個宇宙距離尺度，用以測量太陽系以外天體的長度單位。一秒差距定義為某一天體與一天文單位的對角（Subtended angle）為一角秒時的距離，但於2015年重新以國際單位（SI unit）定義為 1pc=3.0857×10^16 米