在膨胀的宇宙辩论中毕竟可能没有冲突

著名天文学家、约翰和马里昂沙利文大学芝加哥大学天文学和天体物理学教授温迪·弗里德曼 (Wendy Freedman) 对宇宙膨胀率进行了一些原始测量，导致哈勃常数值更高。但在《天体物理学杂志》接受的一篇新评论论文中，弗里德曼概述了最近的观察结果。她的结论是：最新的观察结果开始缩小差距。

也就是说，毕竟可能不存在冲突，我们的宇宙标准模型不需要大幅修改。

宇宙膨胀的速度被称为哈勃常数，以芝加哥大学校友 Edwin Hubble, SB 1910, PhD 1917 的名字命名，他因在 1929 年发现了宇宙膨胀而受到赞誉。科学家们想要精确地确定这个速度，因为哈勃常数与宇宙的年龄及其随时间演化的方式有关。

在过去十年中，当两种主要测量方法的结果开始出现分歧时，出现了实质性的皱纹。但科学家们仍在争论这种不匹配的重要性。

测量哈勃常数的一种方法是观察大爆炸遗留下来的非常微弱的光，称为宇宙微波背景。这已经在太空和地面上通过芝加哥大学领导的南极望远镜等设施完成。科学家可以将这些观察结果输入到他们早期宇宙的“标准模型”中，并及时运行以预测今天的哈勃常数应该是多少;他们得到的答案是每秒每兆秒差距 67.4 公里。

另一种方法是观察附近宇宙中的恒星和星系，并测量它们的距离以及它们远离我们的速度。几十年来，弗里德曼一直是这种方法的领先专家。2001 年，她的团队使用哈勃太空望远镜拍摄了名为造父变星的恒星，进行了一项里程碑式的测量。他们发现的值为 72。从那以后，弗里德曼一直在测量造父变星，每次都查看更多的望远镜数据;然而，在 2019 年，她和她的同事基于一种完全不同的方法发表了一个答案，该方法使用称为红巨星的恒星。这个想法是用一种独立的方法交叉检查造父变星。

红巨星是非常大且明亮的恒星，在迅速衰落之前总是达到相同的峰值亮度。如果科学家们能够准确地测量红巨星的实际或内在峰值亮度，他们就可以测量到它们宿主星系的距离，这是等式中必不可少但很困难的部分。关键问题是这些测量的准确度。

2019 年该计算的第一个版本使用了一个非常靠近的单个星系来校准红巨星的光度。在过去的两年里，弗里德曼和她的合作者已经对几个不同的星系和恒星数量进行了计算。“现在有四种独立的方法可以校准红巨星的光度，并且它们的误差在 1% 以内，”弗里德曼说。“这向我们表明，这是一种非常好的测量距离的方法。”

“我真的很想仔细观察造父变星和红巨星。我非常了解它们的优点和缺点，”弗里德曼说。“我得出的结论是，我们不需要基本的新物理学来解释局部和远距离膨胀率的差异。新的红巨星数据表明它们是一致的。”

芝加哥大学研究生泰勒霍伊特一直在对锚星系中的红巨星进行测量，他补充说：“我们不断以不同的方式测量和测试红巨星分支恒星，它们不断超出我们的预期。”

弗里德曼团队从红巨星那里得到的哈勃常数值是 69.8 km/s/Mpc——几乎与宇宙微波背景实验得出的值相同。“不需要新的物理学，”弗里德曼说。

使用造父变星的计算仍然给出更高的数字，但根据弗里德曼的分析，差异可能并不令人不安。“造父变星总是有点嘈杂，要完全理解也有点复杂;它们是星系活跃的恒星形成区域中的年轻恒星，这意味着尘埃或来自其他恒星的污染等物质有可能被甩掉你的测量，”她解释说。