北京時(shí)間10月8日消息，據英國《每日郵報》報道，天文學(xué)家們給出了有關(guān)宇宙膨脹速度迄今為精確的測量值。一個(gè)科學(xué)家小組使用美國宇航局斯皮策空間望遠鏡進(jìn)行的測量顯示，宇宙的膨脹速度約為46英里(74公里)每秒·每百萬(wàn)秒差距(更精確的數值為：74.3 ± 2.1 (km/s)/Mpc)。

美國天文學(xué)家埃德溫·哈勃(Edwin Hubble)在上世紀初首先通過(guò)大量細致的觀(guān)測發(fā)現宇宙正處于不斷膨脹之中，并且這種膨脹自從宇宙誕生以來(lái)就已經(jīng)開(kāi)始了。

根據目前主流的科學(xué)認識，科學(xué)家們認為宇宙是在大約137億年前的一次大爆炸中誕生的，而既然是一次劇烈的膨脹過(guò)程，那么測算出其膨脹的速度將是至關(guān)重要的，這一數值就被稱(chēng)為“哈勃常數”，一般在物理學(xué)中都會(huì )用大寫(xiě)的H來(lái)表示，這一數值對于確定宇宙的年齡和大小將是極端關(guān)鍵的。

斯皮策空間望遠鏡工作在波長(cháng)較長(cháng)的紅外波段，而不是可見(jiàn)光波段。其測量數據將此前由哈勃空間望遠鏡進(jìn)行的一項類(lèi)似觀(guān)測的精確度提升了3個(gè)數量級，將該數值的不確定性范圍降低至3%以?xún)?，這是對于宇宙學(xué)測量領(lǐng)域的一次重大飛越。天文學(xué)家們表示，本次精確化的這一數值是74.3 ± 2.1 (km/s)/Mpc，其中1百萬(wàn)秒差距約相當于300萬(wàn)光年。

麥克·沃納(Michael Werner)是斯皮策項目科學(xué)家，來(lái)自美國宇航局加州噴氣推進(jìn)實(shí)驗室(JPL)。他說(shuō)：“此次斯皮策望遠鏡再次完成了一項本不屬于它的工作。在此之前，它通過(guò)對系外行星大氣層的研究讓我們大吃一驚，而這一次，它竟然成為了一臺研究宇宙學(xué)的利器。”

由這項發(fā)現獲得的數據，加上此前來(lái)自美國宇航局威爾金森微波各向異性探測器已經(jīng)發(fā)布的數據，兩者相結合，科學(xué)家們希望借此進(jìn)行一次獨立的暗能量測量。暗能量是宇宙中大的未解謎團之一。

在上世紀90年代末，天文學(xué)家們驚駭地發(fā)現我們所處的宇宙事實(shí)上正處于加速膨脹之中。這是非常反常的現象，由于宇宙中充滿(mǎn)了物質(zhì)和暗物質(zhì)——它們都具有質(zhì)量，因此也都具有引力。在這些引力的作用下宇宙即便處于膨脹之中，也應該會(huì )逐漸減速或者至少保持平衡但是絕不應該會(huì )加速膨脹。為了搞清楚這個(gè)問(wèn)題的答案，天文學(xué)家們不得不構思出了一種“未知的神秘力量”，它獨自對抗整個(gè)宇宙中所有物質(zhì)和暗物質(zhì)所產(chǎn)生的引力，甚至將它們全部擊敗并推動(dòng)宇宙加速膨脹。由于科學(xué)家們對這種神秘的強大力量一無(wú)所知，因此人們便賦予它一個(gè)理所當然的名字：“暗能量”。本次研究的第一作者，美國卡耐基天文臺主管溫迪·弗里德曼(Wendy Freedman)說(shuō)：“這是一個(gè)巨大的謎團。”

她說(shuō)：“很高興我們可以使用斯皮策空間望遠鏡進(jìn)行此類(lèi)觸及到宇宙學(xué)基本問(wèn)題層面的研究項目，也就是宇宙在目前階段下精確的膨脹速率，并從另一個(gè)角度測量暗能量在宇宙中所占的比例。”

由于所觀(guān)測的波段是在紅外波段，斯皮策空間望遠鏡可以將此前哈勃空間望遠鏡在可見(jiàn)光波段進(jìn)行的觀(guān)測結果向前推進(jìn)一步，因為相比哈勃，斯皮策望遠鏡的視野可以穿透塵埃和氣體云，更好地對一類(lèi)被稱(chēng)作“造父變星”的恒星進(jìn)行觀(guān)測。

這類(lèi)變星是一種脈動(dòng)變星，由于它們的亮度和光變周期之間具有明顯的特點(diǎn)，它們常常被天文學(xué)家們用作量天尺：只要找到距離已知的這類(lèi)變星，然后觀(guān)察它們離開(kāi)我們的速度，我們便可以測量出宇宙的膨脹速度。

造父變星之所以可以當做量天尺來(lái)使用，是因為它們到地球之間的距離是可以直接測量的。1908年，美國著(zhù)名的女天文學(xué)家里維特(Henrietta Leavitt)注意到，一類(lèi)被稱(chēng)作造父變星的恒星，其亮度和光變周期之間存在嚴格的相關(guān)，這就是著(zhù)名的“周光關(guān)系”。

為了進(jìn)一步說(shuō)明為何這種性質(zhì)非常重要，請想象這樣一個(gè)場(chǎng)景：一個(gè)人正逐漸離你遠去，他的手上拿著(zhù)一根蠟燭。隨著(zhù)這個(gè)人漸行漸遠，他手上的蠟燭燭光也會(huì )隨之變暗，那么我們只要直接測量燭光的亮度，就可以得到蠟燭到我們所在地的距離遠近。對于宇宙中的造父變星情況也是一樣的，它們被譽(yù)為宇宙中的“標準燭光”。只要測量它們在天空中的亮度，天文學(xué)家們就能測算出它們的距離。

斯皮策望遠鏡在銀河系中挑選出10顆，并在鄰近的大麥哲倫星系中挑選出80顆造父變星進(jìn)行觀(guān)測。通過(guò)這些觀(guān)測，研究小組得以以更高的精度測量出它們的亮度，并以此計算出它們的實(shí)際距離，借此改進(jìn)先前對這一課題研究所作出的測量值。有了這些數據，天文學(xué)家們便可以更進(jìn)一步，沿著(zhù)宇宙度量尺的階梯往上邁出一步，去估算整個(gè)宇宙的膨脹速度。

弗里德曼女士表示：“僅僅在10年之前，要想在同一句句子中使用‘精確’和‘宇宙學(xué)’兩個(gè)單詞都是不可想象的，那時(shí)候我們對宇宙的尺寸和年齡的認知都非常模糊，誤差在兩個(gè)數量級以上。”不過(guò)她說(shuō)：“但是我們現在所談?wù)摰囊呀?jīng)是幾個(gè)百分比的精確性了，這真是令人難以置信。”有關(guān)這一研究成果的論文將會(huì )于近期發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志》上。(晨風(fēng))

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