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NASA资料证实宇宙膨胀速度比预期快9%

2019-4-26 环球解密

天文学家表示,美国国家航空航天局(NASA)的哈伯太空望远镜(Hubble Space Telescope)所取得的量测资料证实,宇宙正在加速膨胀,而其膨胀速度比先前基于大爆炸后的轨道所预测的快了大约9%。

美国天文学家利用哈伯太空望远镜所量测的资料证实,宇宙的膨胀速度比先前预期的快了9%。图为地面望远镜所拍摄的大麦哲伦星系图片,再嵌入哈伯太空望远镜所拍摄的众多恒星图片,其中包括造父变星。

在美国约翰‧霍普金斯大学(Johns Hopkins University)天体物理学家、诺贝尔物理学奖得主黎斯(Adam Riess)所主导的一项研究中,研究人员分析了邻近星系——大麦哲伦星系(Large Magellanic Cloud)中的70颗恒星的星光。

研究人员使用新的方法,可以迅速取得这些恒星的图片。这些被称为造父变星(Cepheid variable stars)的恒星会以可预期的速率变亮和变暗,所以被用来作为量测邻近天体距离的基准。

在一般的方法中,哈伯太空望远镜每90分钟绕行地球一圈只能观测一颗恒星,相当耗费时间。而在新方法中,研究人员把哈伯太空望远镜当作拍摄造父变星的傻瓜相机(point-and-shoot camera,亦即随拍相机),进而能在一般只能观测一颗恒星的时间里观测到十几颗造父变星。

有了这些新资料,黎斯与其团队便能强化宇宙距离梯度(cosmic distance ladder)的基础,并据此计算哈伯常数(Hubble constant)。所谓宇宙距离梯度是用来决定宇宙内天体距离的方法,而哈伯常数则代表宇宙随时间膨胀得有多快。

研究团队将新资料与其它观测方法取得的资料相结合,这有助于修正造父变星的真实亮度。而藉由这些比较正确的结果,该团队可以让宇宙距离梯度中的剩下部分更精确,亦即藉由超新星延伸到更深远的宇宙中。

天文学家先前依据对初期宇宙的观察与对现今宇宙的认知所预测的哈伯常数为67公里/秒/百万秒差距(km/s/Mpc)。如今,新方法取得的哈伯常数为74公里/秒/百万秒差距(km/s/Mpc),这意味着宇宙膨胀速度比原先预期的快9%。

黎斯不知道这样的差异为何存在,但他的团队将持续微调哈伯常数,其目标是使不确定性降至1%。这些最近的量测已经使宇宙膨胀率的不确定性从2001年的10%降至2009年的5%,再降到这项研究的1.9%。

上述研究于4月25日发表在《天体物理学杂志通讯》(Astrophysical Journal Letters,又称《天文物理期刊通讯》)上。

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