詹姆斯韦伯望远镜证实我们对宇宙的理解存在严重错误

根据我们观察的位置，宇宙正在以不同的速度膨胀。现在，使用詹姆斯·韦伯和哈勃太空望远镜的科学家已经证实，这次观测并不归因于测量误差。

天文学家利用詹姆斯·韦伯和哈勃太空望远镜证实了整个物理学中最令人不安的难题之一——宇宙似乎以令人困惑的不同速度膨胀，具体取决于我们观察的位置。

这个问题被称为哈勃张力，有可能改变甚至颠覆宇宙学。 2019 年，哈勃太空望远镜的测量证实了这个谜题的真实性。 2023 年，詹姆斯·韦伯太空望远镜 (JWST) 进行的更精确的测量证实了这一差异。

现在，两台望远镜协同工作的三重检查似乎已经彻底消除了任何测量误差的可能性。这项研究于 2 月 6 日发表在《天体物理学杂志快报》上，表明我们对宇宙的理解可能存在严重错误。

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研究报告的主要作者、约翰·霍普金斯大学物理学和天文学教授亚当·里斯在一份声明中表示：“测量误差被消除后，剩下的就是我们误解宇宙的真实且令人兴奋的可能性。”

Reiss、Saul Perlmutter 和 Brian P. Schmidt 因 1998 年发现暗能量（宇宙加速膨胀背后的神秘力量）而荣获 2011 年诺贝尔物理学奖。

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。第一个涉及仔细研究宇宙微波背景（CMB）中的微小波动——宇宙微波背景是大爆炸后仅 38 万年产生的宇宙第一束光的古老遗迹。

2009 年至 2013 年间，天文学家利用欧洲航天局的普朗克卫星绘制了这个微波模糊图，推断出哈勃常数约为每百万光年 46,200 英里/小时，或大约每秒每百万秒差距 (km/s/Mpc) 67 公里。

第二种方法使用称为造父变星的脉动恒星。造父变星正在消亡，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，这为天文学家提供了测量其绝对亮度的方法。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。有了这个梯子，天文学家就可以从造父变星的光如何延伸或红移中找到其膨胀的精确数字。

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但这就是谜团的开始。根据里斯和他的同事对造父变星的测量，宇宙的膨胀率约为 74 公里/秒/Mpc：与普朗克的测量相比，这是一个不可思议的高值。宇宙学已被抛入未知领域。

诺贝尔奖获得者天文学家戴维·格罗斯 (David Gross) 在加利福尼亚州卡维里理论物理研究所 (KITP) 2019 年的一次会议上表示：“我们不会称其为紧张或问题，而是一场危机。”

最初，一些科学家认为这种差异可能是由于造父变星与哈勃孔径中的其他恒星混合造成的测量误差造成的。但在 2023 年，研究人员使用更准确的 JWST 来确认，对于宇宙阶梯的前几个“梯级”，他们的哈勃测量是正确的。尽管如此，在宇宙的过去更久远的地方的可能性仍然存在。

为了解决这个问题，里斯和他的同事们在之前的测量基础上，在距地球 1.3 亿光年远的 5 个主星系中观测了另外 1,000 颗造父变星。在将他们的数据与哈勃的数据进行比较后，天文学家证实了他们过去对哈勃常数的测量。

“我们现在已经跨越了哈勃观测到的整个范围，我们可以非常有信心地排除测量误差作为哈勃张力的原因，”里斯说。 “韦伯和哈勃的结合为我们提供了两全其美的优势。我们发现，当我们沿着宇宙距离阶梯爬得更远时，哈勃的测量仍然可靠。”

换句话说：宇宙学核心的张力将持续存在。