哈伯望遠鏡對宇宙膨脹的最精確測量，確實宇宙有些怪事

哈伯太空望遠鏡的全新「代表作」於近日發表，集結升空逾 30 年對宇宙膨脹速度最精確的測量數據，確認哈伯常數（宇宙膨脹率）與預測值有極大出入：局部區域測量結果更大，大爆炸後微波背景輻射的測量數值則較小。也許兩個數字都沒錯，因為當中可能有全新物理機制摻合。

天文學家於 1920 年代開始探索宇宙膨脹，並在 1998 年促成發現加速宇宙膨脹的「暗能量」神祕排斥力。

太空望遠鏡科學研究所（Space Telescope Science Institute，STScI）天文學家、2011 諾貝爾物理學獎得主之一亞當·黎斯（Adam Riess）領導了名為 SH0ES 的科學合作計畫，旨在研究宇宙膨脹率，而這也是哈伯太空望遠鏡當年配上所有最優秀技術升空的目標之一。

為了測量代表宇宙膨脹率的哈伯常數，天文學家研究起已知亮度物體與我們的距離，銀河系附近主要以明亮且脈動模式可預測的造父變星為觀測對象，較遠方則以具有明確峰值亮度的 Ia 型超新星為主。

過去數 10 年，對這些物體的測量讓天文學家算出哈伯常數約為 67.80 ± 0.77 km/s/Mpc，或者說距離地球約 330 萬光年的星系以每秒 70 公里速度遠離。

近日，NASA 釋出哈伯望遠鏡全面觀測 42 個含有造父變星與超新星的星系圖像，可稱為哈伯望遠鏡此生代表作，因為我們需要再過 30 年才能使樣本量增加 1 倍。

根據新研究結果，團隊計算出哈伯常數為 73 km/s/Mpc，不確定性降低至僅 1.4%，遠比其他測量準確。這種精度可以幫助天文學家改進宇宙學模型、估計宇宙年齡及未來可能發生什麼事。

不過宇宙學標準模型預測哈伯常數約 67.5 km/s/Mpc，且得到普朗克衛星對大爆炸後微波背景輻射觀測結果的支持，與團隊的精確測量值相差甚大，鑑於哈伯望遠鏡樣本量極大，出錯機率僅百萬分之一，這種差異很可能與宇宙中所處位置有關──在我們附近的局部區域哈伯常數較大，而在遙遠宇宙一方較小。

最簡單的解釋是其中一方觀測與分析方法出現失誤，但也可能出現分歧的哈伯常數是正常現象，也就是有另一新物理學機制從中影響著。詹姆斯‧韋伯太空望遠鏡已快要投入正式科學觀測運作，屆時更強大的韋伯望遠鏡將能以更高解析度研究這些天體和星系。

新論文發表在《天文物理期刊》（The Astrophysical Journal）。

（首圖來源：NASA）

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