韦伯望远镜确认宇宙以意想不到的速度膨胀 | 路透社

螺旋星系NGC 628，位于距离地球3200万光年外，在詹姆斯·韦布太空望远镜的未注明日期的图像中被看到。NASA、欧洲航天局、加拿大航天局、斯隆天文研究所、贾尼斯·李（斯隆天文研究所）、托马斯·威廉姆斯（牛津）和PHANGS团队/通过路透社的手稿/档案照片华盛顿，12月9日（路透社）- 对于宇宙以比预期更快的速度扩张这一令人困惑的观察的新证据，使科学家们思考其原因-也许是某种未知因素涉及神秘的宇宙成分暗能量和暗物质。来自NASA的詹姆斯·韦布太空望远镜的两年数据现在验证了哈勃太空望远镜早期发现的宇宙扩张速度比基于天体物理学家对宇宙初始条件及其演化数十亿年来的了解所预期的快约8%。这一差异被称为哈勃张力。韦布的观察结果，有史以来最强大的太空望远镜，似乎排除了其前身哈勃的数据由于仪器错误而存在缺陷的观点。“这是韦布望远镜数据的最大样本-它在太空的前两年-并且确认了我们在过去十年中一直在努力解决的哈勃太空望远镜的令人困惑的发现-宇宙现在扩张的速度超过了我们最好的理论所能解释的，”约翰霍普金斯大学的天体物理学家亚当·里斯说，他是周一在天体物理学杂志。“是的，看来我们对宇宙的理解中缺少了一些东西，”2011年诺贝尔物理学奖得主、宇宙加速膨胀的共同发现者Riess补充道。“我们对宇宙的理解中包含了大量关于两个元素的无知——暗物质和暗能量——而这两者占据了宇宙的96%，所以这可不是小事。”

“韦布的结果可以解释为可能需要修订我们的宇宙模型，尽管目前很难准确指出这是什么，”约翰霍普金斯大学天文学和天体物理学博士生、研究共同作者Siyang Li说。

暗物质，据信约占宇宙的27%，是一种假设的物质形式，虽然不可见，但根据其对普通物质（如星星、行星、月球以及地球上的所有物质）产生的引力效应推测其存在，这些普通物质大约占宇宙的5%。

暗能量，据信约占宇宙的69%，是一种假设的能量形式，渗透于广阔的空间中，抵消引力并推动宇宙的加速膨胀。

什么可能解释异常的膨胀速率？

“有许多假设涉及暗物质、暗能量、暗辐射——例如，中微子（一种幽灵般的亚原子粒子）——或者引力本身具有一些奇异的属性作为可能的解释，”Riess说。研究人员采用了三种不同的方法来测量一个特定的标志性指标——从地球到已记录一种称为造父星的脉动星的星系的距离。韦布和哈勃的测量结果是一致的。

宇宙的膨胀速率，一个称为哈勃常数的数值，以每秒每百万秒差距的公里数来测量，这个距离相当于326万光年。光年是光在一年内传播的距离，约为5.9万亿英里（9.5万亿公里）。

根据标准宇宙学模型——基本上是关于宇宙的传统智慧——哈勃常数的值应该在67-68之间。哈勃和韦布的数据给出的平均值约为73，范围大约在70-76之间。

大爆炸事件发生在130-140亿年前，启动了宇宙，并且自那时以来一直在膨胀。科学家在1998年披露，这种膨胀实际上是在加速，暗能量被假设为原因。

这项新研究查看了韦布的数据，覆盖了哈勃相关星系的三分之一。研究人员在2023年宣布，早期的韦布临时数据验证了哈勃的发现。

那么，这个哈勃张力之谜可能如何解决呢？

“我们需要更多的数据来更好地描述这个线索。这个差异到底有多大？是当前数据允许的低端——4-5%——还是高端——10-12%？它在多长的宇宙时间范围内存在？这些将进一步启发我们的想法，”里斯说。

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