摘要：由于望远镜的光学元件，一个密集的明亮恒星团，每颗恒星都有六个大的和两个小的衍射尖峰。 （图片来源：ESA/Webb、NASA & CSA、M.Zamani （ESA/Webb）、M. G. Guarcello （INAF-OAPA） 和 EWOCS 团队）

天文学家无法同意我们的宇宙膨胀的速度有多快。詹姆斯·韦伯太空望远镜 （James Webb Space Telescope） 的一项新研究使危机雪上加霜。

由于望远镜的光学元件，一个密集的明亮恒星团，每颗恒星都有六个大的和两个小的衍射尖峰。 （图片来源：ESA/Webb、NASA & CSA、M.Zamani （ESA/Webb）、M. G. Guarcello （INAF-OAPA） 和 EWOCS 团队）

詹姆斯·韦伯太空望远镜 （JWST） 的新观测进一步巩固了所有物理学中最离奇的观察结果之一——宇宙在其生命周期的不同阶段以不同的速度膨胀。

这个被称为哈勃紧张的难题在天文学家之间引发了一场辩论，这可能会改变甚至完全颠覆该领域。

2019 年，哈勃太空望远镜的测量证实了这个问题是真实的。然后在 2023 年和 2024 年，JWST 的更精确测量似乎证实了这种差异。

现在，进一步的测量使用了 JWST 在太空中头两年收集的最大样本数据，以进一步巩固这个问题。可以解开这个谜团的新物理学尚不清楚，但正如研究人员在 12 月 9 日发表在《天体物理学杂志》（The Astrophysical Journal）上的一篇论文中所概述的那样，这种紧张局势不会消失。

“我们做的工作越多，就越明显地发现，原因比望远镜的缺陷要有趣得多。相反，它似乎是宇宙中的一个特征，“该研究的主要作者、诺贝尔奖获得者、约翰霍普金斯大学物理学和天文学教授亚当·里斯 （Adam Riess） 。“[这些] 下一步有很多。需要更多来自多个方面的数据和新想法。

有两种黄金标准方法可以计算出哈勃常数，哈勃常数是量化宇宙膨胀速度的值。第一个是通过测量宇宙微波背景中的微小波动来获得的——宇宙微波背景是在宇宙大爆炸后仅 380,000 年产生的宇宙第一道光的古老快照。

在使用欧洲航天局的普朗克卫星绘制出这种微波嘶嘶声后，宇宙学家推断出哈勃常数约为每百万光年 46,200 英里/小时，或每兆秒差距约为 67 公里/秒 （km/s/Mpc）。这与早期宇宙的其他测量结果一起，与理论预测一致。

第二种方法在更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。造父变星正在慢慢消亡，它们的外层氦气在吸收和释放恒星的辐射时增长和收缩，使它们像遥远的信号灯一样周期性地闪烁。

随着造父变星变亮，它们的脉动速度会更慢，使天文学家能够测量恒星的固有亮度。通过将这个亮度与观测到的亮度进行比较，天文学家可以将造父变星串联成一个“宇宙距离阶梯”，以更深入地观察宇宙的过去。

有了这个梯子，在将造父变星的亮度锚定在 Ia 型超新星的爆炸之后，天文学家可以从闪烁恒星的光芒如何拉伸或红移中找到宇宙膨胀速度的精确数字。这种方法返回的哈勃常数约为 73 km/s/Mpc：这个值远远超出了普朗克测量的误差范围。

天文学家对这种分歧的原因提供了各种解释，有些人试图梳理出结果中存在系统误差的可能性。与此同时，里斯和他的团队一直在通过越来越精确和更广泛的研究来巩固紧张局势。

这项新研究是这个链条中的另一个环节。新的分析覆盖了 2019 年哈勃研究样本量的大约三分之一，使用 JWST 测量样本的造父变星距离，精度在 2% 以内——比哈勃 8-9% 的精度有了很大的提高。

将这些结果与其他测距恒星（如富碳恒星和亮红巨星）进行交叉核对，得到的值为 72.6 km/s/Mpc，与哈勃的原始测量结果几乎相同。

究竟是什么导致了这种奇怪的不匹配尚不清楚（“我希望我知道，”Riess 告诉 Live Science）。但天文学家中充斥着猜测。

一种可能性是“我们对早期宇宙的理解中缺少一些东西，比如物质的一个新组成部分——早期暗能量[驱动宇宙膨胀的神秘现象]——在大爆炸后给宇宙带来了意想不到的冲击，”约翰·霍普金斯大学（Johns Hopkins University）的宇宙学家马克·卡米恩科夫斯基（Marc Kamionkowski）帮助计算了哈勃常数，但他没有参与这项研究。 在一份声明中说。“还有其他想法，比如有趣的暗物质特性、奇异的粒子、变化的电子质量或原始磁场，可能会起到作用。理论家有很大的创造力。

来源：小刘的科学讲堂