JWST刚刚测量了宇宙的膨胀率。天文学家被难住了。

詹姆斯·韦伯太空望远镜测量了宇宙的膨胀率,对于宇宙学中最大的危机来说,结果并不是好消息。

这一发现与哈勃太空望远镜的测量结果一致。这意味着哈勃数据没有错误,我们仍然处于僵局。

被称为哈勃张力的不同测量方法之间的分歧仍然存在 - 因此我们将不得不依靠其他方法来计算我们的宇宙膨胀速度。

我们周围的宇宙可能看起来不变,但我们所看到的一切实际上都在以巨大的速度远离,称为哈勃常数或 H0。目前还不清楚H0的速度有多快,因为不同的测量方法会返回不同的结果。

一种方法是查看早期宇宙的遗迹,例如宇宙微波背景声波在时间中冻结.

另一种方法是测量与具有已知固有亮度的物体的距离,例如Ia型超新星,或造父变星变星,其光以与其固有亮度相关的规律性波动。

用哈勃(灰色)和JWST(红色)进行的造父变星可变距离测量。(美国宇航局、欧空局、CSA、J. Kang/STScI;科学:A.里斯/STScI)

第一种方法倾向于返回每兆秒差距约67公里/秒的膨胀速率。第二个,大约每秒每兆秒差距73公里。两者之间的差异称为哈勃张力.

这些测量已经重复执行,大大减少了每个估计值出错的几率。然而,至少某些数据仍有可能具有误导性 - 特别是因为我们拥有的关于造父变星的一些最佳数据来自单一来源,哈勃太空望远镜。

“[造父变星]是测量一亿或更多光年外星系距离的黄金标准工具,这是确定哈勃常数的关键一步。不幸的是,星系中的恒星挤在我们遥远的有利位置的一个小空间里,所以我们经常缺乏将它们与视线邻居分开的分辨率。天体物理学家亚当·里斯解释道太空望远镜科学研究所(STScI)和约翰霍普金斯大学。

“建造哈勃太空望远镜的一个主要理由是解决这个问题......哈勃望远镜比任何地面望远镜具有更好的可见波长分辨率,因为它位于地球大气层的模糊效应之上。因此,它可以识别距离超过一亿光年的星系中的单个造父变星,并测量它们改变亮度的时间间隔。

为了切开任何遮挡光线的灰尘,靠近光学元件这些观测需要在近红外中进行,哈勃望远镜电磁频谱的一部分并不是特别强。这意味着它获得的数据仍然存在一些不确定性。

另一方面,JWST是一个强大的红外望远镜,它收集的任何数据都不受同样的限制。

一张图表说明了哈勃和JWST观测的差异,以及它们如何结合起来产生更可信的结果。(美国宇航局、欧空局、J. Kang/STScI;科学:A.里斯/STScI)

里斯和他的团队首先将JWST转向一个已知距离的星系,以校准望远镜对造父变星的光度。然后他们在其他星系中观察到造父变星。JWST总共收集了320个造父变星的观测结果 - 大大减少了哈勃观测中发现的噪音。

尽管哈勃数据如此嘈杂,确定距离的数据仍然与JWST的观测结果一致。这意味着我们不能排除基于哈勃数据计算H0的可能性;每秒73公里/兆秒差距暂时存在,人为错误 - 至少在这种情况下 - 无法解释哈勃张力。

我们仍然不知道是什么导致了紧张局势。主要候选人之一是暗能量– 一种神秘的、身份不明但看似基本的力量,似乎施加负压这加速了宇宙的膨胀。通过新的JWST测量,我们可能更接近答案。

“随着韦伯确认哈勃的测量结果,韦伯的测量提供了迄今为止最有力的证据,证明哈勃造父变星光度法的系统误差在目前的哈勃张力中没有发挥重要作用。里斯 说.

“结果,更多有趣的可能性仍然摆在桌面上,紧张局势的神秘感加深了。

结果已被接受天体物理学杂志,并且可在arXiv..

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