近一個世紀以來，宇宙膨脹速度的問題一直困擾著天文學家。不同的研究不斷得出不同的答案——這讓一些研究人員懷疑他們是否忽略了宇宙運行機制中的一個關(guān)鍵機制?，F(xiàn)在，加州大學洛杉磯分校一個天文學家領(lǐng)導的研究小組通過開拓一種測量宇宙膨脹速度的新方法，向解決這一爭論邁出了一步，該小組的研究發(fā)表在2019年1月22日的《皇家天文學會月報》上。爭論的核心是哈勃常數(shù)，這是一個與星系紅移有關(guān)的距離數(shù)字——當光穿過膨脹宇宙到達地球時被拉伸的距離。哈勃常數(shù)的估計范圍是每秒67到73公里，這意味著空間中相距1百萬秒的兩個點(相當于326萬光年)以每秒67到73公里的速度相互遠離。

博科園-科學科普：加州大學洛杉磯分校博士后學者、該研究的第一作者西蒙·比勒(Simon Birrer)說：哈勃常數(shù)錨定了宇宙的物理尺度，如果沒有哈勃常數(shù)的精確值，天文學家就無法準確地確定遙遠星系的大小、宇宙的年齡或宇宙的膨脹歷史。大多數(shù)計算哈勃常數(shù)的方法都有兩個組成部分：到某個光源的距離和該光源的紅移。為了尋找在其他科學家計算中沒有使用過的光源，Birrer和他的同事們轉(zhuǎn)向類星體，類星體是由巨大黑洞提供能量的輻射源。在他們的研究中，科學家們選擇了類星體的一個特定子集——這些類星體的光線被一個介入其中的星系引力所彎曲，這個星系產(chǎn)生了天空中類星體的兩幅并排圖像。

這兩幅圖像中的光通過不的路徑到達地球，當類星體的亮度波動時，這兩幅圖像會一個接一個地閃爍，而不是同時閃爍。這兩個閃爍之間的時間延遲，以及干涉星系引力場的信息，可以用來追蹤光的旅程，并推斷出從地球到類星體和前景星系的距離。了解類星體和星系的紅移使科學家們能夠估計宇宙膨脹速度。作為國際H0liCOW合作項目的一部分，加州大學洛杉磯分校的研究小組此前曾將該技術(shù)應(yīng)用于四層成像類星體的研究，其中四張類星體的圖像出現(xiàn)在前景星系周圍。為了證明這項技術(shù)，ucla領(lǐng)導的研究小組研究了一種名為SDSS J1206+4332雙成像類星體；依靠的數(shù)據(jù)來自哈勃太空望遠鏡、雙子座和凱克天文臺，以及來自引力透鏡宇宙監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)(COSMOGRAIL)的數(shù)據(jù)。

該網(wǎng)絡(luò)由瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院管理，旨在確定哈勃常數(shù)。加州大學洛杉磯分校物理學和天文學教授、論文的第一作者托馬索特魯(Tommaso Treu)說：研究人員連續(xù)幾年每天拍攝這顆類星體的圖像，以精確測量圖像之間的時間延遲。然后，為了得到哈勃常數(shù)的最佳估計數(shù)，將在類星體上收集的數(shù)據(jù)與之前在三個四重成像類星體上的H0liCOW合作收集的數(shù)據(jù)結(jié)合起來。這項測量的美妙之處在于，它與其他測量方法具有高度的互補性和獨立性。由加州大學洛杉磯分校領(lǐng)導的研究小組估算出哈勃常數(shù)約為每秒72.5公里/百萬秒，這一數(shù)字與其他科學家在研究中確定的數(shù)據(jù)一致。在這項研究中，科學家們將超新星的距離（遙遠星系中的爆炸恒星）作為關(guān)鍵的測量指標。

然而，這兩項估計都比一項估計高出約8%，后者依賴于一種被稱為宇宙微波背景輻射(cosmic微波background)來自天空的微弱光線。宇宙微波背景輻射是大爆炸38萬年后的遺跡，當時光線首次在太空自由穿行。如果這些值之間真的存在差異，那就意味著宇宙要復(fù)雜一些。另一方面，也有可能是一種測量方法——或者三種方法都是錯的。研究人員現(xiàn)在正在尋找更多類星體來提高哈勃常數(shù)測量的精度。這篇新論文最重要的之一是，雙像類星體為科學家們的哈勃常數(shù)計算提供了更多有用光源。不過，目前ucla領(lǐng)導的研究小組正將研究重點放在40個四倍成像類星體上，因為它們提供的有用信息可能比兩倍成像類星體還要多。

博科園-科學科普｜研究/來自：?加州大學洛杉磯分校

參考期刊文獻: 《皇家天文學會月報》

DOI: 10.1093/mnras/stz200

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