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宇宙在137.7亿年内的演化。最左边描绘了我们现在可以探索的最早时刻，当时一段“通货膨胀”时期在宇宙中产生了指数级的增长。（在这张图中，大小由网格的垂直范围表示。）在接下来的几十亿年里，随着宇宙中的物质通过引力自我拉动，宇宙的膨胀逐渐放缓。最近，随着暗能量的排斥效应开始主导宇宙的膨胀，膨胀再次开始加速。图片来源：uux.cn美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心

（神秘的地球uux.cn）据约翰霍普金斯大学：詹姆斯·韦伯太空望远镜的新观测表明，宇宙中的一个新特征——而不是望远镜测量中的缺陷——可能是长达十年的谜团背后的原因，即为什么今天的宇宙膨胀速度比数十亿年前的婴儿期快。

新数据证实了哈勃太空望远镜对附近恒星和星系之间距离的测量，为解决宇宙神秘膨胀测量中的不匹配问题提供了关键的交叉检查。这种差异被称为哈勃张力，即使是最好的宇宙学模型也无法解释。

“观测到的宇宙膨胀率与标准模型的预测之间的差异表明，我们对宇宙的理解可能是不完整的。随着两台美国国家航空航天局的旗舰望远镜现在相互证实了彼此的发现，我们必须非常认真地对待这个（哈勃张力）问题——这是一个挑战，也是一个了解我们宇宙更多信息的绝佳机会，”诺贝尔奖获得者、主要作者、彭博杰出教授、约翰·霍普金斯大学托马斯·J·巴伯物理学和天文学教授亚当·里斯说。

这项研究发表在《天体物理学杂志》上，建立在里斯获得诺贝尔奖的发现之上，即宇宙的膨胀正在加速，这是由于一种神秘的“暗能量”渗透到恒星和星系之间的广阔空间。

Riess的团队使用了在太空中前两年收集的最大的韦伯数据样本来验证哈勃望远镜对宇宙膨胀率的测量，这个数字被称为哈勃常数。

他们使用了三种不同的方法来测量到超新星所在星系的距离，重点是哈勃望远镜之前测量的距离，已知这些距离可以产生这个数字最精确的“局部”测量值。

两台望远镜的观测结果非常接近，表明哈勃的测量结果是准确的，并排除了将张力归因于哈勃误差的不准确之处。

尽管如此，哈勃常数仍然是一个谜，因为与使用“宇宙学标准模型”进行的预测相比，基于望远镜对当前宇宙的观测产生的测量值更高。宇宙学标准模型是一个被广泛接受的宇宙如何运作的框架，用宇宙微波背景数据校准，宇宙微波背景是大爆炸留下的微弱辐射。

虽然标准模型得出的哈勃常数约为每秒67-68公里/兆秒差距，但基于望远镜观测的测量结果通常会给出70到76的更高值，平均值为73公里/秒/兆秒。

这种不匹配困扰了宇宙学家十多年，因为5-6km/s/Mpc的差异太大，无法简单地用测量或观测技术的缺陷来解释。（兆秒差距是巨大的距离。每一秒差距是326万光年，一光年是光在一年内行进的距离：9.4万亿公里，或5.8万亿英里。）

Riess的团队报告称，由于Webb的新数据排除了哈勃测量中的重大偏差，哈勃张力可能源于未知因素或宇宙学家对物理学的理解中尚未发现的差距。

NGC 4258的三个视图，也称为Messier 106，距离Canes Venatici星座约2300万光年。前两张图像显示了基特峰国家天文台和哈勃太空望远镜在可见光下看到的它。右边的图像来自詹姆斯·韦伯太空望远镜的红外图像。图片来源：uux.cn/ESA/Webb、NASA和CSA、J.Glenn、KPNO/NOIRLab/NSF/AURA、哈勃遗产团队（STScI/AURA）、R.Gendler、M.T.Pattesso、T.A.Rector、D.de Martin和M.Zamani

“韦伯的数据就像是第一次以高清晰度观察宇宙，真正提高了测量的信噪比，”约翰斯·霍普金斯大学从事这项研究的研究生李思扬说。

这项新研究覆盖了哈勃望远镜完整星系样本的大约三分之一，使用已知的NGC 4258星系距离作为参考点。尽管数据集较小，但该团队取得了令人印象深刻的精度，显示测量值之间的差异不到2%，远小于哈勃张力差异的约8-9%。

除了分析被称为造父变星的脉动恒星（测量宇宙距离的黄金标准）外，该团队还交叉检查了基于同一星系中富含碳的恒星和最亮的红巨星的测量结果。

韦伯观测到的所有星系及其超新星产生的哈勃常数为72.6 km/s/Mpc，与哈勃为同一星系发现的72.8 km/s/Mp3几乎相同。

这项研究包括来自两个独立研究哈勃常数的韦伯数据样本，一个来自里斯的SH0ES团队（超新星，H0，用于暗能量状态方程），另一个来自卡内基芝加哥哈勃计划，以及其他团队。

综合测量结果可以最精确地确定使用哈勃望远镜造父变星测量的距离的准确性，这是确定哈勃常数的基础。

尽管哈勃常数对太阳系、地球或日常生活没有实际影响，但它揭示了宇宙在极其大的尺度上的演化，广阔的空间本身像面团中的葡萄干一样拉伸和推动遥远的星系彼此远离。

这是科学家用来绘制宇宙结构图、加深对大爆炸后130亿至140亿年状态的理解以及计算宇宙其他基本方面的关键价值。

约翰·霍普金斯大学的宇宙学家Marc Kamionkowski表示，解决哈勃望远镜的张力可能会揭示近年来发现的与标准宇宙学模型的更多差异的新见解，他帮助计算了哈勃常数，最近还帮助为张力提出了一种可能的新解释。

标准模型解释了星系的演化、大爆炸的宇宙微波背景、宇宙中化学元素的丰度，以及基于已知物理定律的许多其他关键观测。然而，它并没有完全解释暗物质和暗能量的性质，据估计，宇宙中96%的组成和加速膨胀是由暗物质和黑暗能量这两个神秘的组成部分造成的。

“哈勃张力的一个可能解释是，如果我们对早期宇宙的理解中缺少了一些东西，比如一种新的物质成分——早期暗能量——在大爆炸后给宇宙带来了意想不到的冲击，”没有参与这项新研究的Kamionkowski说。

“还有其他想法，比如有趣的暗物质特性、奇异粒子、变化的电子质量或原始磁场，可能会起作用。理论家有足够的创造力。”

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