美國宇航局發布了一份巨大的新報告，天文學家稱之為哈勃的”巨作”。通過分析來自著名太空望遠鏡的30年的數據，這項新的研究對宇宙膨脹的速度進行了最精確的測量。一個世紀以來，天文學家已經知道宇宙正在膨脹，這要歸功於觀察到的星系正在遠離我們–它們離我們越遠，它們的速度就越快。它們移動的速度，相對於它們與地球的距離，是一個叫做哈勃常數的數字，而測量這個數值是同名太空望遠鏡的主要任務之一。
為了測量哈勃常數，天文學家研究那些亮度已知的物體的距離–這樣一來，它看起來越暗，就變得越遠。對於我們銀河系內相對較近的天體或附近的天體來說，這個作用是由Cepheids填補的，這是一類以可預測的模式脈衝的恆星。對於更遠的距離，天文學家使用所謂的Ia型超新星–具有明確定義的亮度峰值的宇宙爆炸。
在過去的幾十年裡，對這些物體的測量使天文學家能夠計算出哈勃常數，即每兆星系（/s/Mpc）每秒約70公里（43.5英里）。從本質上講，距離地球1兆焦耳（約330萬光年）的星系將以每秒70公里的速度遠離，而每遠離1兆焦耳，這一速度就會增長70公里/秒。
為了這項新的研究，一個科學家小組現在已經收集並分析了迄今為止這些天體的最全面的目錄，以便對哈勃常數進行迄今為止最精確的測量。這是通過研究哈勃望遠鏡在過去30年裡拍攝的42個同時包含採空區和Ia型超新星的星系而完成的。
該團隊的首席科學家亞當-里斯說：”這就是哈勃太空望遠鏡建立的目的，使用我們知道的最好的技術來做這件事。這很可能是哈勃的’巨作’，因為要想把這個樣本量增加一倍，還需要哈勃再活30年。”
由哈勃成像的這36個星系，都包含了Cepheid恆星和Ia型超新星，這是用來計算哈勃常數的兩個主要標誌。
從這項工作中，該團隊計算出的哈勃常數是73公里/秒/Mpc（45.4英里），誤差僅為1公里/秒/Mpc（0.6英里）。這使得不確定性下降到僅為1.4%，遠比其他測量方法更精確。這種新的精確度可以幫助天文學家改進宇宙學模型，包括更好地估計宇宙的年齡和它的未來可能會發生什麼。
“哈勃常數是一個非常特殊的數字，”沒有參與這項研究的宇宙學家Licia Verde博士說。”它可以用來穿針引線，從過去到現在，對我們對宇宙的理解進行端對端測試。這需要大量的細緻工作”。
然而，一個重大的謎團仍然存在。宇宙學標準模型預測，哈勃常數應該慢得多–大約67.5公里/秒/Mpc（41.9英里），這還得到了對大爆炸留下的背景輻射的觀察的支持。這種差異似乎歸結於我們在宇宙中的位置–在我們所在的區域常數更快，而在遙遠的宇宙中則更慢，即使考慮到了已知的膨脹加速度。
聽起來最簡單的解釋是有人犯了一個錯誤，但奇怪的是，這兩種情況都非常可靠。相反，天文學家建議，新的未知的物理學原理可能在起作用。值得慶幸的是，我們可能不用等太久就能發現這個謎團的新線索–美國宇航局即將推出的詹姆斯-韋伯太空望遠鏡將能夠從更遠的距離和更高的分辨率來研究這些相同的標誌物。
這項研究將發表在《天體物理學雜誌》上：
https://arxiv.org/pdf/2112.04510.pdf