韦伯望远镜坚定支持哈勃:宇宙膨胀率计算无误

2024-03-12 生活常识 关注公众号
    
韦伯“力挺”哈勃望远镜:确认此前宇宙膨胀率计算正确    在3月12日的重大天文发现中,天文学家借助最新投入使用的詹姆斯·韦伯太空望远镜所获取的珍贵数据,有力地证实了之前基于哈勃望远镜观测结果计算出的宇宙膨胀率——这一被称作“哈勃常数”的关键性现代宇宙学参数。哈勃常数(H0)以速度与距离的比例形式体现,它直接揭示了当前宇宙膨胀的速度,并与宇宙的年龄息息相关,其倒数约等于宇宙自诞生以来的时间尺度。
    早先,依据哈勃望远镜长达34年的深度观测,科学家通过精确测量造父变星的变化,推算出宇宙的年龄约为138亿年。然而,这一结论却与根据宇宙大爆炸遗留辐射(即所谓的“哈勃张力”)预测的数值产生了矛盾,引发了科学界对哈勃数据可能存在偏差的广泛讨论。
    与此同时,其他独立的测量方式显示,宇宙在大爆炸后的膨胀速率似乎更快,从而进一步质疑了哈勃数据的准确性。不过,随着詹姆斯·韦伯太空望远镜崭新观测成果的出炉,这些疑云得到了澄清:哈勃的数据演算实际上并无差错。
    对此,诺贝尔物理学奖得主亚当-里厄斯教授发表评论指出:“如今我们已确认了测量的精准度,这暗示着我们或许对宇宙某些深层次本质的理解仍有缺失,这种认知空白无疑令人兴奋不已。”里厄斯教授因其揭示了名为“暗能量”的神秘力量驱动宇宙加速膨胀而荣获诺奖殊荣。他补充强调:“随着我们成功覆盖了哈勃测量的所有范围,我们现在能够非常确信地得出结论,哈勃张力的差异并非由测量误差导致。”
    IT之家在此附上相关论文供广大读者参考。这项研究不仅为解决长期存在的宇宙膨胀率争议提供了坚实证据,也为我们探索更深层次的宇宙奥秘开启了新的篇章。

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普朗克卫星的测量误差导致了观测数据与哈勃望远镜观测结果之间的偏差,这种现象被称为“哈勃常数难题”,其主要原因是两种方法的测量原理不同。普朗克卫星利用微波观测宇宙早期的背景辐射,并根据该辐射的变化研究星系形成和宇宙膨胀的过程,从而推断出当时的宇宙温度、密度等物理参数。然而,哈勃望远镜则依赖于可见光观测天体(尤其是通过观察造父变星)以获取哈勃常数,该常数直接反映的是恒星质量分布以及恒星相互间的距离。 尽管普朗克卫星的数据精确度提高了约1.7倍,但由于微波辐射场更为广袤且均匀,它可能会忽视一些可能影响哈勃常数的重要因素,如物质云的形状、宇宙空间环境的初始状态等,从而使得测量误差扩大至天文尺度。相比之下,哈勃望远镜基于恒星的质量分布和相对位置效应,可以相对准确地测量出恒星之间的相对距离,从而间接影响到观测到的宇宙膨胀速率。 因此,“哈勃常数难题”并非由于普朗克卫星的操作失误或天文学家的技术缺陷,而是由于二者采用的不同方法和适用于不同的物理目标所造成的误差叠加。为了解决这一问题,后续的研究者需要在微波背景下继续探索如何精确测量恒星质量和背景辐射相关的物理参数,同时在天文学领域进一步深化对宇宙尺度物理学的理解,以便实现更加精确的宇宙膨胀观测与理解。

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