但是这里存在一个问题 。 当天文学家尝试用第一种方法——观察银河系附近星系远离我们的速度 , 来测量哈勃常数时 , 他们得到了一个不同的数值 。
如果标准模型是正确的 , 那么你会认为两种方法得出的结果——当前的测量结果和从早期观测中推导出的结果 , 应该是一致的 。 然而 , 事实并非如此 。
2014年 , 欧洲航天局的普朗克卫星首次测量了宇宙微波背景中的差异;2018年 , 又测量了一次 。 根据普朗克卫星的测量 , 哈勃常数的值为67.4km/s/Mpc 。 但是 , 这个数值 , 比弗里德曼等天文学家通过观察附近星系得出的测量值 , 低了9%左右 。
【宇宙究竟有多大 目前仍是未解之谜】2020年 , 阿塔卡玛宇宙学望远镜对宇宙微波背景的进一步测量 , 与普朗克卫星的数据具有相关性 。 这帮助科学家从两个方面排除了普朗克卫星存在系统性问题的可能 。 那么 , 如果宇宙微波背景的测量是正确的 , 剩下的可能性只能是以下两个中的一个:1)测量附近星系发出的光 , 这种方法不对;2)宇宙学标准模型需要修改 。
天文学家使用的测量方法采用了一种特殊类型的恒星:造父变星 。 大约100年前 , 天文学家亨丽爱塔·勒维特发现了这种亮度会变化的恒星 , 变化的周期为几天或几周 。 勒维特发现 , 越明亮的恒星 , 变亮、变暗然后再变亮所需的时间越长 。 现在 , 天文学家可以通过研究这类恒星的亮度脉冲 , 来准确地判断恒星的真正亮度 。 通过测量我们在地球上观察到的亮度 , 再加上光线虽距离增加而变暗 , 我们可以精确地测量我们与恒星的距离 。
弗里德曼和她的团队是率先使用邻近星系中的造父变星来测量哈勃常数的人 。 他们使用的数据来自哈勃空间望远镜 。 2001年 , 他们测量到的哈勃常数值为72km/s/Mpc 。
从那之后 , 通过研究附近星系得出的哈勃常数值一直在72km/s/Mpc上下浮动 。 另一个也使用造父变星测量哈勃常数的团队 , 在2019年使用哈勃空间望远镜的数据 , 得出的结果为74km/s/Mpc 。 几个月之后 , 另一组天体物理学家以另一种不同的测量技术(涉及类星体发出的光)得出的哈勃常数值为73km/s/Mpc 。
如果这些测量是正确的 , 这说明宇宙膨胀的速度可能高于宇宙学标准模型下的理论所允许的膨胀速度 。 也就是说 , 现有的标准模型——以及我们基于该模型描述的宇宙本质 , 都需要更新 。 目前 , 答案尚不确定 。 但如果真的是这样 , 这将给我们了解的一切带来深远的影响 。
弗里德曼说:“这或许可以告诉我们 , 我们所认为的标准模型缺失了某些东西 。 我们现在还不知道为什么会这样 , 但这是发现原因的一个机会 。 ”
如果标准模型是错的 , 那么这可能意味着我们的一些模型——关于宇宙组成的模型 , 重子(或正常)物质、暗物质、暗能量与辐射的相对量的模型等等 , 并不十分正确 。 另外 , 如果宇宙膨胀的速度确实比我们想象的更快 , 那么宇宙的年龄可能也比目前公认的138亿年更年轻 。
关于哈勃常数值差异的另一种解释是 , 我们所在的宇宙部分与其他部分相比 , 存在不同或特殊之处 , 正是这种区别扭曲了测量结果 。 也许不是一个完美的比喻 , 但是你可以这么想 , 在上坡或下坡的时候 , 哪怕你用同样的力度踩油门 , 汽车的速度或加速度变化是不一样的 。 这不太可能是我们测量到的哈勃常数值差异的一个最终原因 , 重要的是我们不能忽视已经为得到这些结果所做的工作 。
但是天文学家认为 , 他们已经越来越接近确定哈勃常数值 , 以及哪一种测量方法是正确的 。
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