宇宙膨脹的速度快過了科學家們的預期，而且沒有人知道理由。

一組研究人員通過使用依靠變形鏡的新型望遠鏡技術收集的數據證實了這一難題。根據他們上個月發(fā)表在《皇家天文學會月報》上的研究，對宇宙膨脹速度的精確測量無法和科學家數近十年來一直使用的標準模型相吻合。

天體物理學家，該研究的合著者克里斯·法斯納赫特（Chris Fassnacht）在新聞稿中說：“這是宇宙學的危機?！苯衲暝缧r候發(fā)表的其他研究也得出了類似的結論。

諾貝爾獎獲得者，科學家亞當·里斯（Adam Riess）在新聞稿中表示：“這種誤差一直在加劇，現(xiàn)在已經到了誤差無法消除的地步。這種差距不可能是偶然事件。”他曾在4月發(fā)表的一項研究，他還補充說這些發(fā)現(xiàn)“可能是數十年來宇宙學中最激動人心的發(fā)展?！?/p>

哈勃常數的奧秘

宇宙一直在膨脹，將星系與星系之間的距離越拉越遠。數十年來，科學家一直試圖測量宇宙的膨脹速度——他們把這個數字稱為哈勃常數。

研究人員通過對大約138億年前宇宙大爆炸所留下的輻射光進行深入研究，試圖拼湊出宇宙的發(fā)展史，他們稱此為宇宙微波背景（CMB）。

科學家研究CMB時，因為光速恒定，所以研究者們既在觀察未來，又在審視過去。

例如，我們在地球上看到的太陽是8分鐘前出現(xiàn)的太陽，因為太陽距離我們約8光分鐘。由此可得，當科學家觀察距離足夠遠的物體時，他們觀察到的物體就處于宇宙發(fā)展的初期。

基于這些觀察，科學家們發(fā)現(xiàn)，在大爆炸之后，宇宙一開始的擴張非常迅速。然后，隨著暗物質的引力?的回拉，宇宙的擴張速度開始減緩。暗物質是一種神秘的隱形力，占宇宙?內所有物質的85％。

（宇宙學的標準模型。圖源：（BICEP2協(xié)作/ CERN / NASA））

但是最近，他們遇到了問題。對當代宇宙的測量表明它的膨脹速度比標準模型所預測的要快得多。 里斯（Riess）的四月研究發(fā)現(xiàn)，宇宙的膨脹速度比基于CMB的計算所預測的快9％。當時他說：“這不只是兩個互斥的實驗。”

“我們正在測量一些完全不同的東西。首先我們在測量今天所看到的宇宙膨脹的速度。另一個是基于早期宇宙物理學理論，預測宇宙理論上的膨脹速度。如果這兩個數值不相同，那么我們很可能忘了些什么?！?/p>

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新技術證實了這一難題–但是我們離解決它還很遠

對于這項新研究，在夏威夷的凱克天文臺，研究人員利用了擁有尖端反射鏡系統(tǒng)的望遠鏡。該設備使用活動的鏡面，可以校正因為地球大氣層造成的變形，并傳輸顯示出天空中物體的超清圖像。

研究人員將望遠鏡對準了三個明亮的活躍類星體。他們利用了引力透鏡的流程研究了類星體，這個流程測量了光繞過其他大物體，進入地球的過程中，是怎樣彎曲的。一個巨大的物體（例如一個巨大的星系）將光向不同的方向彎折，這使科學家可以看到同一類星體在很近的時間內多種變形的形態(tài)。然后，他們可以比較這些各種圖像，以計算從類星體出發(fā)的光到達地球所需的時間，并得到在這期間宇宙擴張了多少的相關信息。

（三透鏡類星體系統(tǒng)。 （G Chen / C Fassnacht / UC Davs））

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像以前的研究一樣，新的結果表明，宇宙的膨脹比標準模型所預測的要快。研究人員將他們的新結果與哈勃太空望遠鏡的數據進行了比較，結果是符合的。

“早期和晚期宇宙之間的哈勃常數不同，意味著我們當前的標準模型中有所缺失?！保祗w物理學家謝里·蘇尤（Sherry Suyu）在有關最新研究的新聞稿中說，“例如，它可能是奇特的暗能量，或者是新的相對論粒子，或者是其他嶄新的物理學概念?！?/p>

科學家們對那塊缺失毫無頭緒。有些人認為罪魁禍首可能是暗能量，暗能量指代了占宇宙約68％的神秘的隱形力量。這種能量可能會加速膨脹，甚至壓倒了暗物質的重力。

法斯納赫特（Fassnacht）說，他希望科學家們繼續(xù)利用這項新的望遠鏡技術，這樣在他們研究缺失部分并更深層次理解宇宙的時候，能夠基于更精確的數據。他說：“或許它將引導我們建立一個更完整的宇宙模型?！?/p>

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作者: sciencealert

FY: 林語墨

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