韋伯望遠鏡確認宇宙以意想不到的速度膨脹 | 路透社

螺旋星系NGC 628，位於距離地球3200萬光年外，在詹姆斯·韋布太空望遠鏡的未註明日期的圖像中被看到。NASA、歐洲航天局、加拿大航天局、斯隆天文研究所、賈尼斯·李（斯隆天文研究所）、托馬斯·威廉姆斯（牛津）和PHANGS團隊/通過路透社的手稿/檔案照片華盛頓，12月9日（路透社）- 對於宇宙以比預期更快的速度擴張這一令人困惑的觀察的新證據，使科學家們思考其原因-也許是某種未知因素涉及神秘的宇宙成分暗能量和暗物質。來自NASA的詹姆斯·韋布太空望遠鏡的兩年數據現在驗證了哈勃太空望遠鏡早期發現的宇宙擴張速度比基於天體物理學家對宇宙初始條件及其演化數十億年來的瞭解所預期的快約8%。這一差異被稱為哈勃張力。韋布的觀察結果，有史以來最強大的太空望遠鏡，似乎排除了其前身哈勃的數據由於儀器錯誤而存在缺陷的觀點。“這是韋布望遠鏡數據的最大樣本-它在太空的前兩年-並且確認了我們在過去十年中一直在努力解決的哈勃太空望遠鏡的令人困惑的發現-宇宙現在擴張的速度超過了我們最好的理論所能解釋的，”約翰霍普金斯大學的天體物理學家亞當·里斯説，他是週一在天體物理學雜誌。“是的，看來我們對宇宙的理解中缺少了一些東西，”2011年諾貝爾物理學獎得主、宇宙加速膨脹的共同發現者Riess補充道。“我們對宇宙的理解中包含了大量關於兩個元素的無知——暗物質和暗能量——而這兩者佔據了宇宙的96%，所以這可不是小事。”

“韋布的結果可以解釋為可能需要修訂我們的宇宙模型，儘管目前很難準確指出這是什麼，”約翰霍普金斯大學天文學和天體物理學博士生、研究共同作者Siyang Li説。

暗物質，據信約佔宇宙的27%，是一種假設的物質形式，雖然不可見，但根據其對普通物質（如星星、行星、月球以及地球上的所有物質）產生的引力效應推測其存在，這些普通物質大約佔宇宙的5%。

暗能量，據信約佔宇宙的69%，是一種假設的能量形式，滲透於廣闊的空間中，抵消引力並推動宇宙的加速膨脹。

什麼可能解釋異常的膨脹速率？

“有許多假設涉及暗物質、暗能量、暗輻射——例如，中微子（一種幽靈般的亞原子粒子）——或者引力本身具有一些奇異的屬性作為可能的解釋，”Riess説。研究人員採用了三種不同的方法來測量一個特定的標誌性指標——從地球到已記錄一種稱為造父星的脈動星的星系的距離。韋布和哈勃的測量結果是一致的。

宇宙的膨脹速率，一個稱為哈勃常數的數值，以每秒每百萬秒差距的公里數來測量，這個距離相當於326萬光年。光年是光在一年內傳播的距離，約為5.9萬億英里（9.5萬億公里）。

根據標準宇宙學模型——基本上是關於宇宙的傳統智慧——哈勃常數的值應該在67-68之間。哈勃和韋布的數據給出的平均值約為73，範圍大約在70-76之間。

大爆炸事件發生在130-140億年前，啓動了宇宙，並且自那時以來一直在膨脹。科學家在1998年披露，這種膨脹實際上是在加速，暗能量被假設為原因。

這項新研究查看了韋布的數據，覆蓋了哈勃相關星系的三分之一。研究人員在2023年宣佈，早期的韋布臨時數據驗證了哈勃的發現。

那麼，這個哈勃張力之謎可能如何解決呢？

“我們需要更多的數據來更好地描述這個線索。這個差異到底有多大？是當前數據允許的低端——4-5%——還是高端——10-12%？它在多長的宇宙時間範圍內存在？這些將進一步啓發我們的想法，”里斯説。

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