激光网3月12日消息，宇宙膨胀的速度，被称为哈勃常数，是理解宇宙演化和最终命运的基本参数之一。
然而，在用各种独立距离指示器测量的常数值与从大爆炸余辉中预测的值之间可以看到一个持续的差异，称为哈勃张力。美国宇航局/欧洲航天局/CSA詹姆斯·韦伯太空望远镜已经证实，哈勃太空望远镜的敏锐眼光一直都是正确的，消除了对哈勃测量的任何挥之不去的怀疑。
建造NASA/ESA哈勃太空望远镜的科学理由之一是利用其观测能力为宇宙的膨胀率提供精确值。在1990年哈勃望远镜发射之前，地面望远镜的观测产生了巨大的不确定性。根据膨胀率的推导值，宇宙可能在100亿到200亿年之间。
在过去的34年里，哈勃望远镜将这一测量结果的精度缩小到不到1%，将差异与138亿年的年龄值分开。这是通过测量被称为造父变星的重要里程碑标记来改进所谓的“宇宙距离阶梯”来实现的。
然而，哈勃值与其他测量结果不一致，这些测量结果暗示宇宙在大爆炸后膨胀得更快。这些观测是通过欧空局普朗克卫星绘制的宇宙微波背景辐射图进行的，这是宇宙在大爆炸冷却后如何演化结构的蓝图。
解决这个难题的简单方法是说，哈勃望远镜的观测结果可能是错误的，因为它对深空测量的测量存在一些不准确性。
然后是詹姆斯·韦伯太空望远镜，使天文学家能够交叉检查哈勃的结果。韦伯对造父变星的红外视图与哈勃的光学数据一致。韦伯证实，哈勃望远镜的敏锐眼光一直都是正确的，消除了对哈勃望远镜测量的任何挥之不去的怀疑。
归根结底，与早期宇宙的膨胀相比，附近宇宙中发生的事情与早期宇宙的膨胀之间的所谓哈勃张力仍然是一个令人烦恼的谜题。空间结构中可能有一些我们还不了解的东西。
解决这种差异需要新的物理学吗?还是用于确定空间膨胀率的两种不同方法之间的测量误差?
哈勃和韦伯现在已经合作产生了明确的测量结果，进一步证明了其他因素正在影响膨胀率。
“随着测量误差的消除，剩下的是我们误解了宇宙的真实而令人兴奋的可能性，”巴尔的摩约翰霍普金斯大学的物理学家亚当·里斯说。里斯因共同发现宇宙膨胀正在加速这一事实而获得诺贝尔奖，这是由于一种现在称为暗能量的神秘现象。
作为交叉检查，韦伯在2023年的初步观测证实了哈勃对膨胀宇宙的测量是准确的。然而，为了缓解哈勃张力，一些科学家推测，随着我们对宇宙的深入研究，测量中看不见的误差可能会增加并变得可见。特别是，恒星拥挤可能会以系统的方式影响更遥远恒星的亮度测量。
由里斯领导的SH0ES团队与韦伯一起获得了对作为关键宇宙里程碑标记的物体的额外观测，这些物体被称为造父变星，现在可以与哈勃数据相关联。
“我们现在已经跨越了哈勃观测到的整个范围，我们可以非常有信心地排除测量误差作为哈勃张力的原因，”里斯说。
该团队在 2023 年的前几次韦伯观测成功地表明，哈勃在牢固地确定所谓的宇宙距离阶梯第一级的保真度方面走在正确的轨道上。
天文学家使用各种方法来测量宇宙中的相对距离，具体取决于被观测的物体。这些技术统称为宇宙距离阶梯——每个梯级或测量技术都依赖于前一步进行校准。
但一些天文学家认为，如果造父变星的测量结果随着距离的增加而降低，那么沿着“第二梯级”向外移动的宇宙距离阶梯可能会变得不稳定。这种不准确性之所以会发生，是因为造父变星的光可能与相邻恒星的光混合，这种效应可能会随着距离的增加而变得更加明显，因为恒星在天空中挤在一起，并且越来越难以区分。
观测上的挑战在于，过去哈勃望远镜拍摄的这些更遥远的造父变星的图像看起来更加拥挤，并且与我们和它们的宿主星系之间距离越来越远的邻近恒星重叠，需要仔细考虑这种影响。中间的灰尘使可见光测量的确定性进一步复杂化。韦伯切开了尘埃，自然地将造父变星与邻近的恒星隔离开来，因为它的视觉在红外波长下比哈勃望远镜更清晰。
“韦伯和哈勃的结合给了我们两全其美的优势。我们发现，当我们沿着宇宙距离阶梯爬得更远时，哈勃测量仍然可靠，“里斯说。
新的韦伯观测包括八个Ia型超新星的五个宿主星系，总共包含1000颗造父变星，并到达造父变星被很好地测量的最远星系 - NGC 5468，距离1.3亿光年。
“这涵盖了我们用哈勃望远镜进行测量的整个范围。所以，我们已经走到了宇宙距离阶梯第二级的尽头，“巴尔的摩太空望远镜科学研究所的合著者Gagandeep Anand说，该研究所为美国宇航局运营韦伯望远镜和哈勃望远镜。
哈勃和韦伯对哈勃张力的确认共同建立了其他天文台，以可能解决这个谜团，包括美国宇航局即将推出的南希·格雷斯·罗曼太空望远镜和欧空局最近发射的欧几里得任务。
目前，哈勃和韦伯观测到的距离阶梯已经牢牢地在一条河流的一条岸线上设置了一个锚点，而普朗克从宇宙之初观测到的大爆炸的余晖则牢牢地固定在了另一边。在这两个端点之间的数十亿年里，宇宙的膨胀是如何变化的，还有待直接观察。
“我们需要找出我们是否遗漏了如何连接宇宙的开始和现在的东西，”里斯说。
该研究发表在《天体物理学杂志快报》上。
