宇宙膨胀的速度仍然难以捉摸

发表时间：2019-06-26

作者：易智编译

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除非你是来自另一个宇宙的新来者，否则你肯定听说过这个宇宙正在膨胀。它一直在变大。而且，它的增长速度正在加快。每一天，宇宙膨胀的速度都比前一天快一点。

不过，对于试图测量宇宙膨胀率的天文学家来说，这些日常差异可以忽略不计。他们想知道宇宙膨胀的速度有多快。这个速率对于理解宇宙是如何运作的，知道它最终的命运是什么，甚至知道它是由什么构成的，都是非常重要的。毕竟，哈勃太空望远镜在1990年发射时的首要任务是帮助确定膨胀率(以天文学家埃德温·哈勃(Edwin Hubble)的名字命名，被称为哈勃常数，这并非巧合)。

从那时起，来自哈勃望远镜和其他研究项目的证据为哈勃常数建立了一个相当精确的答案:73，在通常用于这一目的的单位中。(这意味着两个相距326万光年的独立天体将以每秒73公里的速度相互远离。)当然，有一定的误差幅度，但并不大。诺贝尔奖得主亚当·里斯(Adam Riess)领导的一个研究小组的最新分析显示，哈勃常数的范围在72-75之间。考虑到直到20世纪80年代，天文学家还在争论哈勃常数是接近40还是90，这在精确度上是一个很大的进步。

但这种成功有一个障碍。目前对宇宙的认识提出了一种预测哈勃常数应该是多少的方法。这个预测给出的可能范围只有66-68。这两种方法不匹配。

巴尔的摩太空望远镜科学研究所的里斯1月9日在美国天文学会的一次会议上说:“我认为这非常令人惊讶，也非常有趣。”

这是令人惊讶的，因为天体物理学家和宇宙学家认为他们已经大致了解了宇宙。它是由一些普通的物质，许多未知身份的外来“暗物质”，甚至更多的一种神秘的能量渗透到空间的真空中，产生引力斥力。还记得膨胀速率的加速度吗?它暗示着这种能量的存在。因为没有人知道它是什么，人们称它为“暗能量”，同时怀疑它的真名是lambda，希腊字母，代表“宇宙常数”。(它被称为常数，因为空间的任何部分都应该具有相同数量的真空能量。)各种证据表明，暗能量大约占宇宙总质量能量的70%。

如果这些都是正确的，那么现在就不难推断宇宙膨胀的速度。你只需要把物质、暗物质和暗能量的配方加入一些被称为中微子的幽灵般的亚原子粒子。然后你仔细测量深空的温度，那里唯一的热量是大爆炸留下的微弱光芒。这种辉光，即宇宙微波背景辐射，在不同的温度点上略有不同。从这些变化的大小，你可以计算出距离大爆炸的辐射到达我们望远镜的距离。结合宇宙的质量-能量公式，你就能计算出宇宙膨胀的速度。(事实上，你可以在家里用合适的数学工具做这个计算。)

一个国际团队的项目使用宇宙微波背景数据推断出哈勃常数为67，远低于实际测量到的73或74(通过分析来自遥远超新星爆炸的光线如何随着时间而变暗)。

几年前，当这种差异首次出现时，许多专家认为，它只是一个幻影，随着更精确的测量，它会逐渐消失。但它并没有。

“这开始变得相当严重，”里斯在天文学会议上说。“在这两种情况下，这些都是非常成熟的测量方法。这两个项目都不是第一次了。”

一种普遍提出的解释是，超新星研究正在测量哈勃常数的局部值。也许我们生活在一个气泡中，比平均物质少得多，扭曲了膨胀测量。在这种情况下，宇宙微波背景数据可能为整个宇宙的“全球”膨胀率提供更好的图像。但是，里斯说，哈勃望远镜观测到的超新星延伸得足够远，足以驳斥这种可能性。

“即使你认为我们生活在真空中……你基本上还是被同样的问题困住了。”

因此，似乎最有可能的是，用于制造宇宙的物质能量配方(技术上讲，宇宙标准模型)出了问题

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