由国家射电天文台 信用:索菲亚·达涅罗，NRAO/AUI/国家科学基金会 用国际射电望远镜收集的一组新的精确距离测量极大地增加了理论家需要修改描述宇宙基本性质的“标准模型”的可能性
新的距离测量使天文学家能够改进他们对哈勃常数的计算，哈勃常数是宇宙的膨胀率，对于测试描述宇宙组成和演化的理论模型来说是一个重要的数值
问题在于，新的测量结果加剧了哈勃常数的先前测量值与该模型在普朗克卫星宇宙微波背景测量中预测值之间的差异
“我们发现星系比标准宇宙学模型预测的更近，这证实了在其他类型的距离测量中发现的一个问题
关于这个问题是出在模型本身，还是出在用来测试模型的测量方法上，一直存在争议
我们的工作使用了一种完全独立于其他技术的距离测量技术，并且我们加强了测量值和预测值之间的差异
国家射电天文台(NRAO)的詹姆斯·布拉茨说:“很可能预测中涉及的基本宇宙模型就是问题所在。”
布拉茨领导着巨脉泽宇宙学项目，这是一项国际努力，旨在通过发现具有特定属性的星系来测量哈勃常数，从而得出精确的几何距离
该项目使用了美国国家科学基金会的甚长基线阵列(VLBA)
扬斯基甚大阵列(VLA)和罗伯特
伯德格林班克望远镜(GBT)，以及德国的埃弗斯伯格望远镜
该小组在《天体物理学杂志快报》上报道了他们的最新结果
埃德温·哈勃，以其名字命名的轨道哈勃太空望远镜，在1929年通过测量星系的距离和它们的后退速度，第一次计算出宇宙的膨胀率(哈勃常数)
一个星系离地球越远，它的后退速度就越快
今天，哈勃常数仍然是观测宇宙学的基本属性，也是许多现代研究的焦点
测量星系的衰退速度相对简单
然而，确定宇宙距离对天文学家来说是一项困难的任务
对于我们银河系中的物体，天文学家可以通过测量从地球绕太阳轨道的相对侧观察时物体位置的明显偏移来获得距离，这种效应被称为视差
第一次测量恒星视差距离是在1838年
在我们自己的星系之外，视差太小而无法测量，所以天文学家依赖于被称为“标准蜡烛”的物体，之所以如此命名是因为它们的内在亮度被认为是已知的
到已知亮度的物体的距离可以根据该物体在地球上看起来有多暗来计算
这些标准蜡烛包括一类被称为造父变星的恒星和一种被称为1A型超新星的特定类型的恒星爆炸
另一种估计膨胀率的方法是观察遥远的类星体，它们的光线被前景星系的引力效应弯曲成多幅图像
当类星体的亮度发生变化时，这种变化会在不同的时间出现在不同的图像中
测量这个时间差，连同光弯曲的几何形状的计算，产生一个膨胀率的估计
基于标准蜡烛和引力透镜类星体的哈勃常数的测定已经产生了每秒73-74公里(速度)每百万帕秒(天文学家喜欢的单位距离)的数字
然而，当应用于宇宙微波背景(宇宙大爆炸的残余辐射)的测量时，标准宇宙模型对哈勃常数的预测值为67
4、一个重大且令人不安的差异
天文学家说，这种差异超出了观测中的实验误差，对标准模型有严重的影响
该模型被称为λ冷暗物质，或λ清洁发展机制，其中“λ”指的是爱因斯坦的宇宙常数，是暗能量的代表
该模型将宇宙的组成主要分为普通物质、暗物质和暗能量，并描述了宇宙自大爆炸以来是如何演变的
巨脉泽宇宙学项目聚焦于星系中心有含水分子气体圆盘围绕超大质量黑洞旋转的星系
如果从地球上几乎可以看到轨道运行的圆盘，称为微波激射器的无线电发射亮点——类似于可见光激光器的无线电——可以用来确定圆盘的物理尺寸和角度范围，从而通过几何形状确定其距离
该项目的团队使用世界范围内收集的射电望远镜来进行这项技术所需的精确测量
在他们最新的工作中，研究小组将他们的距离测量精确到四个星系，距离范围从1.68亿光年到4.31亿光年
结合之前对另外两个星系的距离测量，他们的计算得出哈勃常数为73
每秒9公里/百万秒
“测试宇宙学的标准模型是一个真正具有挑战性的问题，需要对哈勃常数进行有史以来最好的测量
哈勃常数的预测值和测量值之间的差异指向了所有物理学中最基本的问题之一，所以我们希望有多个独立的测量值来证实这个问题并测试这个模型
我们的方法是几何的，完全独立于所有其他方法，它强化了这种差异，”多姆·佩斯说，他是哈佛和史密森尼天体物理中心的研究员，也是最新论文的主要作者
“测量宇宙膨胀率的微波激射器方法很优雅，而且与其他方法不同，它是基于几何学
通过测量遥远黑洞周围吸积盘中微波激射点的极其精确的位置和动态，我们可以确定到宿主星系的距离，然后确定膨胀率
我们从这项独特的技术中得出的结果加强了观测宇宙学中一个关键问题的论据
哈佛大学和史密森尼大学天体物理中心的马克·里德说，他也是巨型脉泽宇宙学项目组的成员
“我们对哈勃常数的测量与最近的其他测量非常接近，并且在统计上与基于CMB和标准宇宙模型的预测非常不同
所有迹象表明，标准模型需要修订，”布拉茨说
天文学家有各种方法来调整模型以解决差异
其中一些包括改变关于暗能量性质的假设，远离爱因斯坦的宇宙常数
其他人着眼于粒子物理学的根本变化，比如中微子数量或类型的变化，或者它们之间相互作用的可能性
还有其他可能性，甚至更奇特，目前科学家们没有明确的证据来区分它们
“这是观察和理论相互作用的经典案例
“拉姆达清洁发展机制模型多年来一直运行良好，但现在观察清楚地指出了一个需要解决的问题，看来问题出在模型上，”佩斯说
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
