天文学家看到了宇宙中出乎意料的证据

这些哈勃太空望远镜图像展示了在一个项目中分析的19个星系中的两个，以提高宇宙的扩展速率的精度，这是称为霍布尔常数的价值。彩色复合图像显示NGC 3972（左）和NGC 1015（右），分别从地球上分别为6500万光年和1.18亿光年。每个星系中的黄色圆圈代表脉动恒星的位置，称为Cepheid变量。学分：NASA，ESA，A. RIESS（STSCI / JHU）

天文学家使用了美国宇航局的哈勃太空望远镜，以便最精确地测量宇宙的扩张率，因为它首次计算几世纪前。有趣的是，结果是强迫天文学家认为，他们可能会看到他们在宇宙中工作的意外的证据。

这是因为最新的哈勃发现证实了一个唠叨的差异，表明宇宙现在快速扩展，而不是预计在大爆炸后不久所看到的轨迹。研究人员表明，可能有新的物理来解释不一致。

“社区真的很努力，了解这种差异的含义，”太空望远镜科学研究所（StSCI）和Johns Hopkins University的领导研究员和诺贝尔·劳特·亚当·亚当·亚当·亚当大学，都在马里兰州巴尔的摩。

该图示出了三步的天文学家，用于衡量宇宙的扩张率（霍布尔常数）到前所未有的准确性，将总不确定性降低到2.3％。测量精简和加强宇宙距离梯子的构造，用于测量靠近地球的准确距离。最新的哈勃研究将Cepheid变量恒星的数量扩展到在我们的星系上的距离高达10倍的距离，而不是之前的哈布尔结果。学分：NASA，ESA，A。Feild（STScI）和A.Riess（STScI / JHU）

Riess的团队包括Stefano Casertano，Stsci和Johns Hopkins，在过去的六年里一直在使用Hubble，以优化到星系的距离的测量，用他们的星星作为里程碑的标记。这些测量用于计算宇宙随时间膨胀的快速，称为霍布常数的值。该团队的新研究延长了分析到远距离的距离的恒星数量远远超过以前的哈勃结果。

但瑞塞的价值与早期宇宙扩张的观察结果的预期价值加强了差异，大爆炸后378,000年 - 大约138亿年前创造了宇宙的暴力活动。这些测量由欧洲航天局的普朗克卫星制作，该卫星绘制了宇宙微波背景，这是一个大爆炸的遗物。两个值之间的差异约为9％。新的哈勃测量有助于减少价值中差异的机会是易于1的5,000。

Planck的结果预测，Hubble恒定值现在应为每兆欧人每秒67公里（330万光年），并且每兆欧人的每秒均不高于69公里。这意味着每330万光年远离银河系，它从我们那里移动，每秒67公里移动。但瑞塞的团队每Megaparsec测量每秒73公里，表示星系以比早期宇宙的观察更快的速度移动。

哈勃数据如此精确的是，天文学家不能将两种结果之间的间隙视为任何单一测量或方法中的错误。“这两个结果都经过多种方式测试，所以禁止一系列无关的错误，”Riess解释说：“这越来越可能是这不是一个错误，而是宇宙的特征。”

解释令人烦恼的差异

Riess概述了不匹配的一些可能的解释，均与95％的宇宙有关，这些宇宙在黑暗中笼罩着。一种可能性是已知正在加速宇宙的暗能量，可以通过甚至更大或更长的 - 强度彼此推开星系。这意味着加速本身可能在宇宙中没有恒定的价值，而是随着时间的变化而变化。Riess为1998年发现加速宇宙的诺贝尔奖。

另一个想法是，宇宙包含一个新的亚原子粒子，该粒子以接近光速的速度行进。这种快速的颗粒具有共同称为“暗辐射”，并包括以核反应和放射性衰变产生的中微子等先前已知的颗粒。与正常的中性细胞不同，这通过亚杀灭力相互作用，这种新粒子仅受重力影响，并且被称为“无菌中性菌”。

另一个有吸引力的可能性是，暗物质（一种由质子，中子和电子组成的不可见物质形式）与正常物质或辐射的相互作用比以前设想的要强烈。

任何这些方案都会改变早期宇宙的内容，导致理论模型不一致。这些不一致将导致霍布尔常数的错误值，从年轻宇宙的观察中推断出来。然后，该值将与从哈勃观察结果导出的数字进行赔率。

Riess和他的同事们还没有任何答案，尚未对这个烦恼的问题进行了答案，但他的团队将继续致力于微调宇宙的扩张率。到目前为止，Riess的团队称为Supernova H0对于状态（SH0ES），已将不确定性降至2.3％。在1990年推出哈勃之前，哈勃常数的估计变化了两倍。哈勃的关键目标之一是帮助天文学家将这种不确定性的价值降低到仅10％的误差。自2005年以来，该集团一直在寻求将哈勃常数的准确性改进到允许更好地理解宇宙行为的精确度。

建立一个强大的距离梯子

该团队通过精简和加强宇宙距离梯子的建设，成功地改善了霍布尔常数价值，该天文学家使用靠近与地球附近的准确距离。研究人员已经将这些距离与空间的膨胀进行了比较，通过延伸光从后退星系来测量。然后，它们在每个距离处使用了星系的明显的向外速度来计算霍布尔常数。

但霍布尔常数的价值仅作为测量的准确性的精确度。天文学家不能使用卷尺来衡量星系之间的距离。相反，他们选择了特殊的恒星和超新星作为宇宙的仪表或里程碑标记，以精确测量银河距离。

在较短的距离最可靠的是Cepheid变量，脉动恒星，使得与其固有亮度相对应的速率下降和昏暗。因此，它们的距离可以通过与从地球中看到的表观亮度进行比较来推断。

Astronomer Henrietta Leavitt是第一个认识到Cepheid变量的效用于1913年的距离距离。但第一步是使用称为视差的几何工具来测量与其亮度无关的距离的距离。视差是由于观察者的观点变化导致对象位置的表观转变。这种技术由古希腊人发明，古希腊人用它来衡量地球到月球的距离。

最新的哈勃结果是基于我们的银河系中八个新分析的头孢糊体的八个新分析的头孢糊体的视差的测量。这些恒星比以前研究的任何差距约为10倍，居住在6,000光年之间，从地球上达到12,000个轻微的年龄，使它们更具挑战性来衡量。它们以更长的间隔脉冲，就像哈勃观察到的哈布斯在含有另一种可靠的围场的遥远星系中，爆炸恒星称为IA超新星。这种类型的超新星燃烧着均匀的亮度，足以从相对较远的地方看到足够的。以前的哈勃观察员研究了10次闪烁的闪烁闪烁，距离地球300岁至1,600光年。

扫描星星

为了用哈勃衡量视差，球队必须衡量由于地球在太阳周围的运动而衡量了头部的表观微小的摆动。这些摆动的大小是望远镜摄像机上单像素的1/100的大小，这大致是100英里远远超过一粒沙子的表观尺寸。

因此，为了确保测量的准确性，天文学家开发出一种聪明的方法，当哈勃推出时未设想。研究人员发明了一种扫描技术，其中望远镜在每六年中每隔六个月一分钟测量明星的位置一千倍。

该团队校准了八个慢慢脉动恒星的真正亮度，并将它们与更远的闪烁表兄弟交叉相关，以拧紧梯子的不准确性。研究人员然后将Cepheids和Supernovae的亮度与更好的置信度，因此可以更准确地测量星星的真正亮度，因此在更精确的远程星系中计算数百个超新星的距离。

这项研究的另一个优点是，该团队使用了相同的仪器，哈勃的宽野相机3，校准附近的Cepheids和其他星系中的亮度，消除了通过比较来自不同的测量而几乎不可避免地引入的系统误差望远镜。

“通常，如果每六个月尝试测量一颗星相对于另一个星的位置的变化，你就会受到你究竟在明星的能力，”卡塞兰诺解释说。使用新技术，哈勃慢慢地划过恒星的目标，并将图像捕获为光线。“这种方法允许重复的机会来测量由于视差而导致的极其微小的位移，”RIESS添加。“你正在测量两颗恒星之间的分离，而不仅仅是在相机上的一个地方，而且超过了数千次，减少了测量中的错误。”

该团队的目标是通过使用哈勃和欧洲航天局的盖亚空间天文台的数据进一步降低不确定性，这将衡量具有前所未有的精度的星星的位置和距离。“这种精确性是诊断这种差异的原因，”Casertano说。

该团队的结果已被天体物理杂志出版。

纸：从空间扫描Hubble Space望远镜的半乳糖头皮的新视差：对哈勃常数的影响