詹姆斯·韦伯太空望远镜证实了宇宙的膨胀率和物理学最大的谜团之一

时间詹姆斯·韦伯太空望远镜证实了小型望远镜关于宇宙膨胀速度的发现。 这不但没有解决物理争论，反而让事情变得更糟，因为之前的测量结果与天文学家认为应该发生的情况相矛盾，基于 大爆炸的回声。 正如一些人所说，这（可能）并不意味着我们需要抛弃大部分我们自认为了解的宇宙学知识。 热门文章声称，但这留下了一个大问题需要解决。

天文学家提出了多种方法来确定宇宙膨胀的速度，这种测量对宇宙的年龄和未来具有重要影响。 最初，这些预测存在广泛的不确定性，虽然基线预测有所不同，但误差线重叠，因此无需担心。

然而，随着我们工具的改进和研究来源数量的增加，差异并没有消失。 这现在被称为“哈勃张力”，指的是哈勃常数，该数字定义了遥远物体的距离与其速度之间的关系。

詹姆斯·韦伯太空望远镜能够进行关键的测量之一，即到遥远星系的距离，其精度比任何其他仪器都高。 一些天文学家认为，也许它会提供更接近其他方法获得的答案，从而解决哈勃张力。 相反，它支持了其他望远镜的结果。

“你是否曾经在看清位于你视野边缘的标记时遇到困难？它说了什么？它意味着什么？即使使用最强大的望远镜，天文学家想要读取的‘标记’看起来仍然如此之小，以至于我们很难做到这一点。”约翰·霍普金斯大学的亚当·里斯教授说道。 陈述。 里斯因证明宇宙正在加速膨胀而分享了 2011 年诺贝尔物理学奖。

“宇宙学家想要解读的符号是宇宙速度极限的符号，它告诉我们宇宙膨胀的速度有多快——这个数字称为哈勃常数，”里斯解释道。 “我们的标记写在遥远星系的恒星上。这些星系中的恒星告诉我们它们有多远，因此光到达我们需要多长时间，星系的红移告诉我们宇宙有多少在那段时间里扩张，从而告诉我们扩张的速度。”

里斯因帮助使用 Ia 型超新星进行这项测量而获奖，该超新星的峰值内在亮度非常一致。 然而，这需要等待合适类型的超新星爆炸。 被称为造父变星的恒星提供了一种替代方案，其数量更加丰富。

造父变星的亮度与其膨胀和收缩的速率有关，这再次为我们提供了可用于计算它们之间距离的测量值。 造父变星让我们对宇宙的大小有了第一个了解，揭示了遥远的星系位于银河系之外。

然而，它们不像超新星那么明亮，在遥远的星系中也看不到造父变星。 然而，在数亿光年之外，它们可以校准超新星测量，提供额外的精度，但前提是我们能够将它们与附近的普通恒星区分开来。

詹姆斯·韦伯太空望远镜的工作波长比哈勃望远镜更容易实现，赖斯和他的同事已经用它测量了 320 多颗造父变星，其中一些位于相对较近的星系 NGC 4258 和 NGC 5584 中，其中一些位于相对较近的星系 NGC 4258 和 NGC 5584 中。最近发生了一颗超新星。

他们的测量结果表明，对哈勃望远镜准确性的怀疑并非没有根据，因为它对这些星系的测量非常好。 然而，两台太空望远镜的发现并不完全符合基于宇宙微波背景的预期。

哈勃的紧张局势仍未解决。

里斯补充道：“最令人兴奋的可能性是，压力证明了我们在理解宇宙时所缺失的某些东西。” “这可能表明奇异暗能量、奇异暗物质的存在，我们对引力理解的修正，或者独特粒子或场的存在。” 好像普通的暗能量和暗物质还不够混乱。

四个世纪后，莎士比亚仍然是正确的： 我们是 天上地下的事物比他的哲学中的任何人（包括霍雷肖）所能梦想到的还要多。

该研究此前已被接受 天体物理学杂志预览可在 ArXiv.org。

本文的上一版本发布于 2023 年 9 月