12月3日,宇宙學家和天體物理學家提前收到了圣誕禮物:地球和系外恒星之間的精確距離,
約翰霍普金斯大學部的亞當里斯因共同發現暗能量而獲得2011年諾貝爾物理學獎。他說:“我在zoom上聽到了這個消息,我非常高興,”
數據來自歐洲航天局的蓋亞飛船。飛船上的望遠鏡測量了13億顆恒星的“視差”,即恒星在天空中的表觀位置的微小變化——,可以揭示它們的距離,多倫多大學部的天體物理學家喬波維說:“蓋亞視差是迄今為止最精確的距離測量,”
也許,理論物理的全盛時期已經過去,未來是宇宙天文學和材料物理的世界,但我們也可能知道天文學上空有一片巨大的烏云:宇宙的膨脹速度與理論不符;為了在理論和觀測之間架起橋梁,兩種方法測得的哈勃常數實際上是不一致的。
兩種測量哈勃常數的方法:
第一種是基于宇宙微波背景(CMB),即宇宙大爆炸遺留下來的彌漫全球的微弱背景輻射,我們對CMB做了相當全面的研究,可以區分出背景輻射溫度較高和較低的區域,對應的是早期宇宙中物質的膨脹和收縮。
根據這類數據,哈勃常數的計算通常返回約每秒百萬秒67.4公里,
另一種方法需要測量地球與亮度已知的天體之間的距離,比如亮度周期性變化的極亮的Ia型超新星和造父變星,
在確定它們的絕對亮度后,天文學家可以計算出到這些天體的距離,因為亮度會以已知的速率隨距離衰減。因此,我們有時把這樣的物體稱為標準燭光,
后一種方法返回的結果不同于從宇宙微波背景輻射獲得的數據。借助ia型超新星,最近計算出每秒百萬分位數為72.8,結合Ia型超新星宿主星系中的銀河系造父變星(Cepheid VarIable Star),給出了更夸張的每秒33,354公里和每秒百萬分位數74.03公里的結果。
最壞或最好的可能是,我們對物質世界的基本原理產生了誤解,簡單的解釋是,上述測量方法在技術上不夠準確,
最新的蓋亞數據,使用獨立于前兩種方法的視差法,受到科學家的高度期待,希望能作為最終裁判。
在前段時間網上發表并提交給《天體物理學雜志》的論文中,Rees團隊使用新數據將宇宙速度固定在73.2 km/MPa/s,與之前的值一致,但現在誤差范圍為1.8%。
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