詹姆斯·韦伯望远镜研究表明，宇宙最大的悖论之一可能比我们想象的更奇怪

新詹姆斯·韦伯太空望远镜的结果显示，可能根本不存在哈勃张力。但研究结果中的矛盾指向了更深层次的谜团。

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詹姆斯·韦伯太空望远镜 (JWST) 进行的新测量加深了关于哈勃张力的科学争议——表明它可能根本不存在。

多年来，天文学家发现宇宙似乎以不同的速度膨胀，具体取决于他们观察的位置，他们将这个难题称为哈勃张力。一些测量结果与我们目前对宇宙的最佳理解相一致，而另一些则有可能打破它。

当 JWST 于 2022 年上线时，一组研究人员利用太空望远镜前所未有的精度确认了紧张局势的存在。但根据不同科学家团队的新结果，哈勃张力可能是由测量误差引起的，毕竟是一种幻觉。然而，即使这些结果也不是确定的。

“我们的结果与标准模型一致。但他们并不排除那里也存在张力，”研究主要作者、芝加哥大学天体物理学家温迪·弗里德曼 (Wendy Freedman) 告诉《生活科学》。 “[这种经历]可能是最接近过山车的事情——它很令人兴奋，但有些时候你必须再次爬山。”

哈勃麻烦

目前，有两种计算哈勃常数（描述宇宙膨胀率的值）的黄金标准方法。第一个涉及研究宇宙微波背景中的微小波动——宇宙微波背景是宇宙第一束光的古老遗迹，在大爆炸后仅 380,000 年产生。

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在使用欧洲航天局普朗克卫星绘制出微波嘶嘶声后，宇宙学家推断出哈勃常数约为每百万光年 46,200 英里每小时，或每秒约 67 公里兆秒差距（公里/秒/Mpc）。这与早期宇宙的其他测量一起，与理论预测一致。

第二种方法在较近的距离和宇宙的后期生命中使用称为造父变星的脉动恒星进行操作。造父变星正在慢慢死亡，它们的外层氦气随着吸收和释放恒星的辐射而膨胀和收缩，使它们像遥远的信号灯一样周期性地闪烁。

随着造父变星变得更亮，它们的脉动变得更慢，使天文学家能够测量恒星的固有亮度。通过将这种亮度与观测到的亮度进行比较，天文学家可以将造父变星连接成一个“宇宙距离阶梯”，从而更深入地了解宇宙的过去。

最近，约翰霍普金斯大学天文学教授Adam Riess和他的团队利用哈勃太空望远镜和JWST测量哈勃常数时，发现了一个令人费解的高值73.2 km/ s/Mpc。因此，测量早期宇宙膨胀率的方法与测量现代宇宙膨胀率的方法之间存在显着差异，这一矛盾就更加突出了。

但弗里德曼之前提出，尘埃、气体和其他恒星可能会影响造父变星的亮度测量结果，造成一种看似根本不存在的差异。

在这项新研究中，为了找出造父变星拥挤中可能存在的系统性错误，弗里德曼和她的同事在 11 个包含 Ia 型超新星的附近星系上训练了 JWST，测量它们的距离并将它们锚定到三个独立的距离阶梯上，这些距离阶梯的内在亮度位于相似区域天空：造父变星；以及另外两颗标准烛光红巨星，称为“红巨星分支顶端”（TRGB）恒星和 J 区渐近巨星分支（JAGB）恒星。

他们的结果令人费解。 TRGB 和 JAGB 恒星给出的哈勃常数结果分别为 69.85 km/s/Mpc 和 67.96 km/s/Mpc。但造父变星返回的速度为 72.04 km/s/Mpc，复制了哈勃张力——尽管不如里斯的结果那么显着。对于弗里德曼和她的同事来说，这可能暗示造父变星的测量可能包含一些未知的系统误差。

哈勃紧张局势的终结？

然而，并非所有科学家都同意该研究的结论。当被问及新发现时，里斯表示，结果不匹配可能是因为弗里德曼和她的团队的样本太小。

“他们得到了较低的哈勃常数，因为他们选择的样本给出了较低的哈勃常数，无论你是用 JWST 或 HST [哈勃太空望远镜]，还是造父变星，JAGB 或 TRGB 进行测量，因为他们选择的宿主中的超新星波动方式，”里斯告诉《生活科学》。 “他们选择了一个非常小的样本......他们从尾部选择这些样本，而不是分布的中间。”

但弗里德曼反驳了这一点。她说，虽然样本可能太小，无法解释恒星距离的全部范围，但结果也可能意味着，对更遥远的造父变星的测量包含一个“致命”的系统误差——这种拥挤导致计算结果不准确。造父变星距离。

弗里德曼说，为了测量造父变星，“你需要进行拥挤修正，而且修正量可不小。” “如果你弄错了，你就会得到[星星]颜色错误，你会得到错误的灰尘校正，你会得到错误的金属度校正。这些影响是协变的，并且它们可能会对[最终测量的距离]产生更大的影响] 而不是仅仅说拥挤不是问题。”

弗里德曼认为，答案是进行更多测量，可能需要对另一种恒星进行测量。她预计这项工作将在未来两年内完成。然而，额外的测量是否会解决问题或加剧问题尚存在争议。

弗里德曼说：“我们正处于这之中，而且还会有更多的事情发生。” “[JWST] 是一台了不起的机器，它正是我们解决此类问题所需要的。现在是解决这个问题的好时机。”