韦布再测哈勃常数

周一 · 知古通今|周二 · 牧夫专栏

周三 · 太空探索|周四 · 观测指南

周五 · 深空探测|周六 · 茶余星话|周日 · 视频天象

作者：Mark Thompson

翻译：贺玉影

校对：牧夫校对组

编排：陶邦惠

后台：朱宸宇

https://scitechdaily.com/james-webb-validates-hubbles-calculation-of-the-universes-expansion/

科学家们利用韦布空间望远镜等先进望远镜，在测量宇宙膨胀速率（即哈勃常数）方面取得了重大进展。

资料来源：诺斯洛普·格鲁曼公司*

*诺斯洛普·格鲁曼（Northrop Grumman），2021年启用的美国詹姆斯·韦伯太空望远镜主要开发及制造商，亦负责制造NASA太空发射系统的固态火箭推进器。

通过哈勃太空望远镜和詹姆斯·韦布太空望远镜的视角，科学家们正在集中研究哈勃常数，这一重要的测量指标揭示了宇宙膨胀的速率。最近的研究，尤其是那些用到了韦布空间望远镜的研究，提供了更精确的测量结果，这对了解宇宙的广泛特性至关重要。

近年来，借助哈勃空间望远镜及其后继者韦布空间望远镜，人类对宇宙的认识取得了极大的进步。这两台望远镜使天文学大为革新，并揭示了惊人的发现。它俩的共同关注点之一是完善哈勃常数——一个重要的测量指标，这个指标和遥远星系远离的速度有关。最近的一项研究证实，韦布空间望远镜提供了更高的测量精度，并验证了哈勃空间望远镜以前的测量成果。

哈勃常数是宇宙学的基石，它描述了宇宙膨胀的速率。它通过星系的退行速度确定地球与遥远星系之间的关系。这一常数由埃德温·哈勃于1929年首次提出，单位为千米/（秒·百万秒差距）（km/s/Mpc），表示星系在每百万秒差距距离内的远离速度。几十年来，其精确数值的确定引发了激烈的科学讨论。哈勃空间望远镜和韦布空间望远镜在精确测定哈勃常数的过程中发挥了关键作用，因为精确的哈勃常数的测量对于理解宇宙的年龄、大小和未来至关重要。

埃德温·鲍威尔·哈勃于1931年拍摄的影棚人像。

摄影师：约翰·哈格迈尔，他还拍摄过阿尔伯特·爱因斯坦和萨尔瓦多·达利等著名人物。

由美国约翰斯·霍普金斯大学的亚当·G·里斯领导的研究团队最近发表的一篇论文验证了此前哈勃空间望远镜研究的结果。他们利用韦布空间望远镜对早期的造父变星/超新星距离阶梯的结果进行了进一步探索。这种方法通过造父变星和la型超新星确定宇宙中各天体的距离。这两类天体都可以被视为“标准烛光”，因为它们的实际亮度（内在光度）已被非常精确地测定。通过测量它们在地球上的视亮度，并将其与实际亮度进行比较，可以计算出它们的距离。

近几十年来，人们尝试使用多种不同的仪器和观测手段来精确测定哈勃常数。除了前述利用造父变星和超新星事件的研究外，还使用了宇宙微波背景辐射作为测量依据。这些研究结果呈现出一系列相互矛盾的数值，这种现象被称为“哈勃常数危机”。最近利用韦布空间望远镜开展的研究希望能够对以往的工作进行微调和验证。

要想利用造父变星/超新星距离阶梯精确地测定哈勃常数，必须观测到足够多的造父变星和超新星样本。这一直很困难，特别是在造父变星范围内的超新星样本数量上。研究小组还探索了其他确定哈勃常数的办法，例如通过哈勃的数据研究星系中最亮红巨星分支星的亮度——这也可以作为标准烛光。或者测量某些富碳星的亮度，这又是另一项技术了。

下图表示了天文学家测量哈勃常数的三个步骤，测量结果达到了前所未有的精确度，将总的不确定性降低到了2.3%。测量结果简化并加强了宇宙距离阶梯的构建，该阶梯用于测量离地球近和远的星系的精确距离。最新的哈勃研究将分析的造父变星的数量扩大到了银河系中比以前的哈勃研究结果远10倍的距离（见图中圆圈）。