测量宇宙的膨胀：令人惊讶的差异暗示了宇宙组成的不一致

宇宙随着时间的流逝而膨胀。

自从天文学家爱德温·哈勃证明两个星系越远，它们彼此之间移动得越快，研究人员就已经测量了宇宙的膨胀率（哈勃常数）和该膨胀的历史。最近，出现了一个新的难题，因为在早期宇宙中使用辐射和附近物体进行的膨胀测量之间似乎存在差异。哥本哈根大学尼尔斯玻尔研究所宇宙黎明中心的研究人员现在通过专注于速度测量为这一辩论做出了贡献。该结果已发表在《天体物理学杂志》上。

宇宙黎明中心的研究人员发现，用于确定宇宙膨胀率的速​​度测量可能并不可靠。如出版物中所述，这并不能解决差异，而是暗示在宇宙的组成方面还有其他不一致之处。

在这两个观察中，红移都是根据超新星的清晰度来测量的。但是在观测2（银河2）中，是从爆炸的喷出物上进行测量的。由于我们不确定每种情况下爆炸弹射物质的速度有多快，因此Galaxy 2的测量变得更加不确定。为了获得尽可能多的数据，仍然要花费更少的精力。

目前，天文学家使用两种截然不同的技术来测量宇宙的膨胀。一种是基于测量附近星系的距离和速度之间的关系，而另一种则是基于研究非常早的宇宙的背景辐射。令人惊讶的是，这两种方法目前发现不同的扩展率。如果这种差异是真实的，那么后果将是对宇宙发展的全新而戏剧性的重新诠释。但是，哈勃常数的差异也可能来自错误的测量。在宇宙中很难测量距离，因此许多研究都集中在改进和重新校准距离测量上。但是尽管如此，在过去的四年中，分歧并未得到解决。

遥远星系的速度很容易测量-所以我们认为

在最近的科学文章中，来自宇宙黎明中心的研究人员现在试图将光线照在一个相关的问题上：速度的测量。根据远程物体离开我们的速度，其光会转变为较红的颜色。利用这种所谓的红移，可以从遥远星系的光谱中测量速度。与距离的测量不同，到目前为止，人们一直认为速度是相对容易测量的。

但是，当研究人员最近检查了过去25年中收集的1000颗超新星（爆炸恒星）的距离和速度测量结果时，他们发现了令人惊讶的结果差异。尼尔斯·波尔研究所（Niels Bohr Institute）的硕士学生Albert Sneppen解释说：“我们一直认为测量速度是相当简单和精确的，但事实证明，我们实际上正在处理两种类型的红移。”

第一种类型被认为是最可靠的，它可以测量主星系离开我们的速度。相反，另一种红移测量是从银河系内部的爆炸恒星喷射出的物质的速度。或者更确切地说，超新星的物质以光速的百分之几移向我们（图1）。在补偿了这种额外的运动之后，就可以确定宿主星系的红移和速度。但是，这种补偿需要精确的爆炸模型。研究人员能够确定，这两种不同技术的结果导致了宇宙的两种不同的膨胀历史，因此也得出了两种不同的成分。

事情“以一种有趣的方式破裂了吗？”

那么，这是否意味着对早期宇宙的测量和较新的测量最终是速度测量不精确的问题？这篇文章的作者比迪莎·森（Bidisha Sen）说，可能不是。她说：“即使我们仅使用更可靠的红移，超新星的测量不仅继续与早期宇宙中测得的哈勃常数不一致，它们还暗示着宇宙组成方面存在更普遍的差异，”她说。

尼尔斯·波尔研究所（Niels Bohr Institute）的查尔斯·斯坦哈特（Charles Steinhardt）的副教授对这些新结果感兴趣。他说：“如果我们实际上正在处理两个分歧，那就意味着我们当前的模型将“以一种有趣的方式被打破”。“为了解决两个问题，一个与宇宙的组成有关，一个与宇宙的膨胀率有关，与我们只想解释一个单一的膨胀率差异相比，需要进行完全不同的物理解释。”

北欧光学望远镜的科学工作仍在继续

借助位于大加那利岛的北欧光学望远镜，研究人员现在正在从宿主星系中获得新的红移。当他们将这些结果与基于超新星的红移进行比较时，他们将能够看到两种技术是否仍然不同。“我们已经知道，这些灵敏的测量需要精确的速度测量，而这些都可以通过新的观测获得，” Steinhardt解释说。

参考：Charles L. Steinhardt，Albert Sneppen和Bidisha Sen的“超新星红移不确定性对确定宇宙学参数的影响”，2020年10月8日，天体物理学杂志。DOI：
10.3847 / 1538-4357 / abb140