詹姆斯·韋伯望遠(yuǎn)鏡證實，我們對宇宙的理解存在嚴(yán)重錯誤

2025-12-09 12:39:32 分類：知識 閱讀(6627)

宇宙膨脹的圖解。（圖片來源：uux.cn/Mark Garlick/蓋蒂圖片社科學(xué)圖片庫）
（神秘的伯望地球uux.cn）據(jù)美國生活科學(xué)網(wǎng)站（本·特納）：天文學(xué)家使用詹姆斯·韋伯和哈勃太空望遠(yuǎn)鏡證實了所有物理學(xué)中最令人不安的難題之一——宇宙似乎以令人困惑的不同速度膨脹，這取決于我們所看到的遠(yuǎn)鏡宇宙嚴(yán)重位置。
這個問題被稱為哈勃張力，解存有可能徹底改變甚至顛覆宇宙學(xué)。錯誤2019年，詹姆證實哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的斯韋測量證實了這個謎題是真實的；2023年，詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡（JWST）更精確的伯望測量結(jié)果鞏固了這一差異。
現(xiàn)在，遠(yuǎn)鏡宇宙嚴(yán)重兩臺望遠(yuǎn)鏡協(xié)同工作的解存三重檢查似乎已經(jīng)徹底消除了任何測量誤差的可能性。這項研究于2月6日發(fā)表在《天體物理雜志快報》上，錯誤表明我們對宇宙的詹姆證實理解可能存在嚴(yán)重問題。
約翰斯·霍普金斯大學(xué)物理學(xué)和天文學(xué)教授、斯韋該研究的伯望主要作者Adam Riess在一份聲明中表示：“由于測量誤差被否定，剩下的是我們誤解宇宙的真實而令人興奮的可能性。”。
Reiss、Saul Perlmutter和Brian P.Schmidt因1998年發(fā)現(xiàn)暗能量而獲得2011年諾貝爾物理學(xué)獎，暗能量是宇宙加速膨脹背后的神秘力量。
目前，有兩種計算哈勃常數(shù)的“金標(biāo)準(zhǔn)”方法，哈勃常數(shù)是一個描述宇宙膨脹率的值。第一個涉及研究宇宙微波背景（CMB）的微小波動，這是宇宙大爆炸后38萬年產(chǎn)生的第一束光的古老遺跡。

JWST的紅外相機(jī)使其能夠比以前的任何望遠(yuǎn)鏡都更精確地觀察宇宙。 (Image credit: uux.cn/NASA, ESA, CSA, J. Diego (Instituto de Física de Cantabria), B. Frye (University of Arizona), P. Kamieneski (Arizona State University), T. Carleton (Arizona State University), and R. Windhorst (University of Arizona), A. Pagan (STScI), J. Summers (Arizona State University), J. D’Silva (University of Western Australia), A. Koekemoer (STScI), A. Robotham (University of Western Australia), and R. Windhorst (University of Arizona))
2009年至2013年間，天文學(xué)家利用歐洲航天局的普朗克衛(wèi)星繪制出了這一微波模糊圖，推斷出哈勃常數(shù)約為每百萬光年46200英里/小時，或約為每秒67公里/百萬秒差距。
第二種方法使用被稱為造父變星的脈動恒星。造父恒星正在消亡，它們的外層氦氣在吸收和釋放恒星輻射時生長和收縮，使它們像遙遠(yuǎn)的信號燈一樣周期性地閃爍。
造父變星越亮，它們的脈動就越慢，這給天文學(xué)家提供了一種測量它們絕對亮度的方法。通過將這一亮度與觀測到的亮度進(jìn)行比較，天文學(xué)家可以將造父變星鏈接到一個“宇宙距離階梯”中，從而更深入地了解宇宙的過去。有了這個梯子，天文學(xué)家可以從造父變星的光是如何伸展或紅移的中找到它膨脹的精確數(shù)字。
但這就是神秘的開始。根據(jù)里斯和他的同事進(jìn)行的造父變星測量，宇宙的膨脹率約為74 km/s/Mpc：與普朗克的測量相比，這是一個高得不可思議的值。宇宙學(xué)已經(jīng)進(jìn)入了未知的領(lǐng)域。
“我們不會稱之為緊張或問題，而是一場危機(jī)，”諾貝爾獎獲得者天文學(xué)家大衛(wèi)·格羅斯在2019年加州卡夫利理論物理研究所（KITP）的一次會議上說。
最初，一些科學(xué)家認(rèn)為這種差異可能是由于造父變星與哈勃望遠(yuǎn)鏡孔徑內(nèi)其他恒星混合造成的測量誤差。但在2023年，研究人員使用更準(zhǔn)確的JWST來證實，在宇宙階梯的前幾級，他們的哈勃測量是正確的。盡管如此，宇宙的過去仍有可能進(jìn)一步倒退。
為了解決這個問題，里斯和他的同事在之前的測量基礎(chǔ)上，在距離地球1.3億光年的五個宿主星系中又觀測了1000顆造父星。在將他們的數(shù)據(jù)與哈勃的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較后，天文學(xué)家們確認(rèn)了他們過去對哈勃常數(shù)的測量。
里斯說：“我們現(xiàn)在已經(jīng)跨越了哈勃觀測到的整個范圍，我們可以非常有信心地排除測量誤差是哈勃張力的原因。”。“韋布和哈勃的結(jié)合讓我們兩全其美。我們發(fā)現(xiàn)，隨著我們沿著宇宙距離的階梯越走越遠(yuǎn)，哈勃的測量結(jié)果仍然可靠。”
換言之：宇宙學(xué)的核心張力將持續(xù)存在。