正在进行的宇宙膨胀中的“哈勃张力”辩论-“也许根本没有冲突”

红巨星氦闪

一颗红巨星骆phelopardalis散发出气体的壳,作为一层氦气围绕其核心开始保险。此类活动有助于科学家计算宇宙扩展的速度。信用:esa / nasa

芝加哥大学天文学家的新分析在持续的“哈勃张力”中发现了与标准模型的协议。

我们的宇宙在膨胀,但我们测量膨胀速度的两种主要方法却产生了不同的答案。在过去的十年里,天体物理学家逐渐分成了两个阵营:一派认为差异是显著的,另一派认为这可能是由于测量误差造成的。

如果事实证明,错误会导致不匹配,这将确认我们宇宙如何工作的基本模型。其他可能性呈现一个线程,当拉动时,会提出一些基本缺失的新物理,需要将其缝合在一起。几年来,来自望远镜的每一条新证据都已经来回探讨了这个论点,从而引起了被称为“哈勃张力”的东西。

Wendy Freedman是一个着名的天文学家和John and Marion Sullivan大学在芝加哥大学的天文学和天体物理学教授,使宇宙扩张率的原始测量结果产生了较高的霍布尔常数。但在一份新的审查文件中接受了天体物理杂志,弗里德曼概述了最近的观察结果。她的结论是:最新的观察正开始缩小差距。

也就是说,可能根本不存在冲突,我们的宇宙标准模型不需要进行重大修改。

宇宙膨胀的速率被称为哈勃常数,以芝加哥大学校友埃德温·哈勃命名,SB 1910, 1917博士,他被认为是1929年发现宇宙膨胀的人。科学家们想要精确地确定这个速率,因为哈勃常数与宇宙的年龄以及它是如何随时间演化的密切相关。

当两种主要测量方法的结果开始出现分歧时,在过去的十年中出现了一个实质性的问题。但科学家们仍在争论这种不匹配的重要性。

测量哈勃常数的一种方法是观察宇宙大爆炸留下的非常微弱的光,称为宇宙微波背景。这已经在太空和地面上完成了,比如芝加哥大学主导的南极望远镜。科学家们可以将这些观测结果输入他们关于早期宇宙的“标准模型”,并将其及时运行以预测今天的哈勃常数应该是多少;得到的答案是67.4千米/秒/百万秒差距。

另一种方法是在附近的宇宙中查看星星和星系,并测量它们的距离以及它们远离我们的速度。多十年来,Freedman一直是这种方法的领先专家;2001年,她的团队使用哈勃太空望远镜到称为Cepheids的图像星星的地标测量。他们发现的价值是72.自由人在自从每次审查更多望远镜数据以来,继续衡量头孢虫;然而,2019年,她和她的同事基于一个叫做红巨人的星星的完全不同的方法出版了一个答案。这个想法是用一个独立的方法交叉检查头部。

红巨星是非常大和明亮的恒星,在迅速衰落之前总是达到相同的亮度峰值。如果科学家能够准确地测量红巨星实际的或固有的亮度峰值,他们就可以测量到它们与宿主星系的距离,这是等式中一个重要但困难的部分。关键问题是这些测量有多精确。

这一计算的第一个版本是在2019年,使用一个非常近的单一星系来校准红巨星的亮度。在过去的两年里,弗里德曼和她的合作者对几个不同的星系和恒星种群进行了计算。弗里德曼说:“现在有四种独立的方法来校准红巨星的亮度,它们之间的误差都在1%以内。”“这表明,这是测量距离的一个很好的方法。”

“我真的很想仔细观察造父变星和红巨星。我很了解他们的长处和短处。“我已经得出结论,我们不需要基础的新物理学来解释局部膨胀率和遥远膨胀率的差异。新的红巨星数据显示,它们是一致的。”

芝加哥大学研究生Taylor Hoyt,一直在进行锚星的红巨星,补充道,“我们继续以不同方式测量和测试红巨星星星,并继续超越我们的期望。”

弗里德曼团队从红巨星中得到的哈勃常数是69.8 km/s/Mpc——实际上与从宇宙微波背景实验中得到的值相同。弗里德曼说:“不需要新的物理学。

利用造父变星计算得到的数字仍然更高,但根据弗里德曼的分析,这种差异可能不会令人烦恼。“造父变星的恒星一直比较嘈杂,也比较复杂,难以完全理解;它们是活跃的星系恒星形成区域中的年轻恒星,这意味着可能有来自其他恒星的尘埃或污染等东西,使你的测量结果失效,”她解释道。

在她看来,通过更好的数据可以解决冲突。

明年,当詹姆斯韦伯太空望远镜预计推出时,科学家将开始收集这些新观察。Freedman和合作者已经在望远镜上获得了主要计划的时间,以便更多地测量Cepheid和Red Giant Stars。“韦伯将给我们提供更高的敏感性和分辨率,并且数据将变得更好,真的很快,”她说。

但与此同时,她想仔细看看现有的数据,她发现大部分数据都是一致的。

弗里德曼说:“这就是科学发展的方式。”“你踢轮胎看看有没有漏气,到目前为止,没有漏气。”

一些一直支持这种根本不匹配的科学家可能会感到失望。但对弗里德曼来说,这两个答案都令人兴奋。

她说:“新物理学仍然有一定的发展空间,但即使没有,这也表明我们现有的标准模型基本上是正确的,这也是一个需要得出的深刻结论。”“这就是科学的有趣之处:我们并不预先知道答案。我们边走边学。这是一个非常激动人心的时刻。”

参考文献:“哈勃常数的测量:透视中的张力”,温迪·弗里德曼,2021年6月30日,天体物理学杂志

8的评论关于“正在进行的“哈勃张力”在膨胀的宇宙辩论-“也许根本没有冲突”

  1. ......它是否扩展到一个很好的吸引力?

  2. 毕竟可能没有冲突,因为空间是假的。

  3. Joseph A. Bachofen.|2021年6月30日上午11:43|回复

    这篇文章写得很好,只是没有提到据我所知,宇宙微波背景辐射和1A型超新星结果之间仍然存在的差异。

    • 本文最有可能进入其中,看起来像在红色巨型分支尖端上添加校准数据的审查。

      不幸的是,它似乎还没有出版,新闻发布有点早。

  4. 嗯,DUH:这是一个可能的,最有可能的,结果。那个说,并记住,不是everone会被说服力,这很有意思。

    哈勃的张力不是结果在时间上的差异,而是异常值之间的差异变得显著(> - 3 sigma)——测量结果中的张力。

  5. 呃......中间的一个值得笑容的傻瓜是解决方案的好消息。67,72,70?如果它是什么让它更加复杂。它略微*建议测量错误,但仍然是谁?

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