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近年来,哈勃和韦伯太空望远镜让我们对宇宙有了更深入的了解,并发现了许多惊人的事物,而其中一个重要的研究便是对哈勃常数的推导。最近的一篇论文宣称韦伯太空望远镜验证了哈勃太空望远镜之前的研究结果,准确测量了这个常数的数值。

哈勃常数是宇宙学中的基本参数,定义了宇宙的膨胀速率。它以遥远星系远离我们的速度来定义地球与遥远星系之间的关系。1929年,哈勃在观察遥远星系的光谱时,首次提出这个概念。哈勃常数的单位是公里/秒/每百万秒(km/s/Mpc)差距,表示星系每单位距离远离我们的速度。这个常数一直是科学界争论的焦点,获得准确的数值是决定宇宙年龄、大小和命运的关键。

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天文学家用来测量哈勃常数的3个步骤,并达到前所未有的精确度,将总不确定性降低至2.3%。这些测量简化并加强了宇宙距离尺度的构建,最新的哈勃研究将分析的造父变星的数量扩展到了银河系中,比之前的结果远10倍的距离。(Source:NASA)

研究团队使用韦伯望远镜来探讨之前使用造父变星和Ia型超新星距离尺度的结果,这种方法用于创建宇宙中各种天体之间的距离,因为造父变星和Ia型超新星的实际亮度是非常精确的“标准烛光”,通过测量它们在地球上的视亮度,再将其与实际亮度进行比较,就可以计算出它们的距离。

近几十年来,科学家们使用各种不同的仪器和观测方法希望能精确地测定哈勃常数。例如,使用宇宙微波背景辐射以及前述利用造父变星和超新星事件的研究结果,这些结果提供了一个范围,也就是所谓的“哈勃张力”(Hubble Tension)。最近,科学家们使用韦伯太空望远镜进行的研究,是希望能微调并验证先前的工作。

要使用造父变星和超新星距离尺度来确定哈勃常数,必须观察到足够多的造父变星和超新星,这极具挑战,特别是造父变星范围内超新星的样本量。研究团队也探索了其他能够确定哈勃常数的技术,例如研究哈勃太空望远镜对星系中最亮红巨星分支恒星光度的数据,这也可以用作标准烛光;或是某些富含碳的恒星光度也是另一种技术。

研究团队的结论是,当结合所有韦伯的测量结果,包括对超新星数据的低样本进行校正后,哈勃常数的值为72.6 ± 2.0 km/s/Mpc,这与哈勃太空望远镜综合数据测定的72.8 km/s/Mpc的结果相似。虽然要达到与哈勃的超新星样本量还需要更多年和更多的研究,但交叉检查显示,我们终于接近于获得一个准确的哈勃常数。相关研究成果将发表在《The Astrophysical Journal》期刊上。

(首图来源:NASA)