宇宙中正在發(fā)生一個令人費解的謎團，使用不同方法測量宇宙膨脹率不斷出現(xiàn)不一致的結(jié)果，這種情況被稱為“危機”。問題集中在所謂的哈勃常數(shù)上，這是為紀(jì)念天文學(xué)先驅(qū)埃德溫·哈勃而以其名字命名，哈勃常數(shù)描述了宇宙在離地球不同距離處膨脹的速度。

利用歐洲航天局（ESA）普朗克衛(wèi)星的數(shù)據(jù)，科學(xué)家們估計速度為百萬秒67.4千米/秒/Mpc，但是使用被稱為造父變星的脈動恒星計算表明是73.4千米/秒/Mpc。

如果第一個數(shù)字是正確的，這意味著科學(xué)家們幾十年來一直在錯誤地測量到宇宙中遙遠(yuǎn)天體的距離。但是如果第二個是正確的，那么研究人員可能不得不接受奇異的新物理學(xué)存在，可以理解的是，天文學(xué)家對這種差異非常激動。一個門外漢應(yīng)該如何看待這種情況呢？這個差異到底有多重要，在局外人看來是次要的？為了弄清差異的真相，天文學(xué)家們對哈勃常數(shù)進(jìn)行了測量，而這個“麻煩”開始于埃德溫·哈勃自己。

早在1929年，哈勃就注意到距離越遠(yuǎn)的星系，遠(yuǎn)離地球的速度比距離越近的星系更快。哈勃發(fā)現(xiàn)一個物體離地球的距離和它后退的速度之間存在線性關(guān)系。這意味著發(fā)生了一些詭異的事情，為什么我們會成為宇宙的中心？答案并不直觀，因為遙遠(yuǎn)的物體沒有移動，在萬物之間創(chuàng)造了越來越多的空間。哈勃意識到宇宙正在膨脹，而且宇宙似乎在以恒定的速率膨脹，這就是哈勃常數(shù)。哈勃測量到的數(shù)值大約是501km/秒/mpc，這幾乎是目前測量結(jié)果的10倍。

多年來，研究人員已經(jīng)完善了這個常數(shù)值。上世紀(jì)90年代末，事情變得更奇怪了，當(dāng)時兩組天文學(xué)家注意到，遙遠(yuǎn)的超新星變得更暗，因此比預(yù)期的距離更遠(yuǎn)。這表明宇宙不僅在膨脹，而且在膨脹中也在加速。天文學(xué)家將這種神秘現(xiàn)象的歸因于暗能量。在接受了宇宙正在做一些奇怪的事情之后，宇宙學(xué)家轉(zhuǎn)向了下一個顯而易見的任務(wù)：盡可能精確地測量膨脹速度。通過這樣，宇宙學(xué)家希望從頭到尾追溯宇宙的歷史和演化。

天文學(xué)家長把這項任務(wù)比作走進(jìn)跑道，看了一眼賽馬在賽場上跑來跑去。僅憑這一點信息，有人能推斷出所有的馬從哪里開始，哪一匹會贏嗎？這類問題聽起來似乎不可能回答，但這并沒有阻止科學(xué)家們嘗試。在過去的10年里，普朗克衛(wèi)星一直在測量宇宙微波背景，這是宇宙大爆炸的遙遠(yuǎn)回聲，它提供了130億年前嬰兒宇宙時期的快照。利用天文臺的數(shù)據(jù)，宇宙學(xué)家可以以極小的不確定性確定哈勃常數(shù)的數(shù)值。很漂亮，但是這與過去30年一直在做的事情相矛盾。

在這三十年里，天文學(xué)家也一直在使用望遠(yuǎn)鏡觀察遙遠(yuǎn)的造父變星，并計算哈勃常數(shù)。這些恒星根據(jù)亮度以恒定的速率閃爍，因此研究人員可以根據(jù)其脈動準(zhǔn)確地判斷造父變星應(yīng)該有多亮。通過觀察恒星實際上有多暗，天文學(xué)家可以計算出到造父變星的距離。但是使用造父變星對哈勃常數(shù)的估計與普朗克衛(wèi)星數(shù)據(jù)不匹配。差異可能看起來相當(dāng)小，但是每個數(shù)據(jù)點都是相當(dāng)精確的，并且兩者不確定性之間沒有重疊，但是，每個結(jié)果也取決于大量的假設(shè)。

回到賽馬的類比，天文學(xué)家將其比作試圖找出贏家，同時不得不推斷哪匹馬首先會感到疲憊，這將在最后獲得突然爆發(fā)的能量，這將在昨天的雨和許多其他難以確定變量的濕潤草地上滑倒一點。如果造父變星是錯誤的，那就意味著天文學(xué)家一直在錯誤地測量宇宙中的距離。但如果普朗克衛(wèi)星是錯的，那么有可能新的奇異物理學(xué)，將不得不被引入到宇宙學(xué)家的宇宙模型中。這些模型包括不同的“刻度盤”，例如存在被稱為中微子的亞原子粒子類型的數(shù)量，并且將被用來解釋普朗克衛(wèi)星的宇宙微波背景數(shù)據(jù)。

為了使哈勃常數(shù)的普朗克值與現(xiàn)有模型相一致，一些“刻度盤”必須進(jìn)行調(diào)整，但大多數(shù)物理學(xué)家還不太愿意這么做。希望提供另一個可以調(diào)解兩者的數(shù)據(jù)點，天文學(xué)家又觀察了紅巨星的光。這些天體在生命的盡頭達(dá)到相同峰值亮度，這意味著，就像造父變星一樣，天文學(xué)家可以觀察紅巨星從地球上看起來有多暗，可以很好地估計出紅巨星的距離，從而計算出哈勃常數(shù)。在新公布的結(jié)果中，提供了兩個之前測量值之間的正比數(shù)字：69.8km/秒/mpc。

而且不確定性包含了足夠多的重疊，有可能與普朗克的結(jié)果一致。但是天文學(xué)家還沒有打開香檳軟木塞來慶祝，因為這根本還是不太難了。天文學(xué)家想要打破僵局，但紅巨星的哈珀數(shù)值沒有說這邊或那邊是對的，只是比大家以前想象的要多得多。更多的研究團隊也加入了進(jìn)來，COSMOGRAIL的Wellspring(H0LICOW)中的研究小組，正觀察早期宇宙中被稱為類星體的遙遠(yuǎn)明亮物體，類星體的光已經(jīng)被地球和類星體之間大質(zhì)量物體的引力透鏡放大。

通過研究這些類星體，得出了一個更接近天文學(xué)家的估計。來自激光干涉儀引力波天文臺(LIGO)的信息可以提供另一個獨立數(shù)據(jù)點，LIGO觀察來自碰撞的中子星的引力波。但天文學(xué)家表示，這樣的計算仍處于初級階段，尚未完全成熟。普朗克衛(wèi)星數(shù)值，造父變星數(shù)值，紅巨星數(shù)值，類星體數(shù)值，中子星碰撞引力波數(shù)值都代表著不同的哈勃常數(shù)，光看上去就讓人很懵，因為都說的有理有據(jù)，但到底誰才是最終的答案呢？這個問題非常重要，需要解決，但可能還需要一些時間進(jìn)行漫長的研究。

博科園｜文：Adam Mann/Live Science

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