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作者：Mark Thompson

翻譯：賀玉影

校對：牧夫校對組

編排：陶邦惠

后臺：朱宸宇

https://scitechdaily.com/james-webb-validates-hubbles-calculation-of-the-universes-expansion/

科學家們利用韋布空間望遠鏡等先進望遠鏡，在測量宇宙膨脹速率（即哈勃常數）方面取得了重大進展。

資料來源：諾斯洛普·格魯曼公司*

*諾斯洛普·格魯曼（Northrop Grumman），2021年啟用的美國詹姆斯·韋伯太空望遠鏡主要開發及制造商，亦負責制造NASA太空發射系統的固態火箭推進器。

通過哈勃太空望遠鏡和詹姆斯·韋布太空望遠鏡的視角，科學家們正在集中研究哈勃常數，這一重要的測量指標揭示了宇宙膨脹的速率。 最近的研究，尤其是那些用到了韋布空間望遠鏡的研究，提供了更精確的測量結果，這對了解宇宙的廣泛特性至關重要。

近年來，借助哈勃空間望遠鏡及其后繼者韋布空間望遠鏡，人類對宇宙的認識取得了極大的進步。這兩臺望遠鏡使天文學大為革新，并揭示了驚人的發現。它倆的共同關注點之一是完善哈勃常數——一個重要的測量指標，這個指標和遙遠星系遠離的速度有關。最近的一項研究證實，韋布空間望遠鏡提供了更高的測量精度，并驗證了哈勃空間望遠鏡以前的測量成果。

哈勃常數是宇宙學的基石，它描述了宇宙膨脹的速率。它通過星系的退行速度確定地球與遙遠星系之間的關系。這一常數由埃德溫·哈勃于1929年首次提出，單位為千米/（ 秒·百萬秒差距）（km/s/Mpc），表示星系在每百萬秒差距距離內的遠離速度。幾十年來，其精確數值的確定引發了激烈的科學討論。哈勃空間望遠鏡和韋布空間望遠鏡在精確測定哈勃常數的過程中發揮了關鍵作用，因為精確的 哈勃常數的測量對于理解宇宙的年齡、大小和未來至關重要。

埃德溫·鮑威爾·哈勃于1931年拍攝的影棚人像。

攝影師：約翰·哈格邁爾，他還拍攝過阿爾伯特·愛因斯坦和薩爾瓦多·達利等著名人物。

由美國約翰斯·霍普金斯大學的亞當·G·里斯領導的研究團隊最近發表的一篇論文驗證了此前哈勃空間望遠鏡研究的結果。他們利用韋布空間望遠鏡對早期的造父變星/超新星距離階梯的結果進行了進一步探索。這種方法通過造父變星和la型超新星確定宇宙中各天體的距離。這兩類天體都可以被視為“標準燭光”，因為它們的實際亮度（內在光度）已被非常精確地測定。通過測量它們在地球上的視亮度，并將其與實際亮度進行比較，可以計算出它們的距離。

近幾十年來，人們嘗試使用多種不同的儀器和觀測手段來精確測定哈勃常數。除了前述利用造父變星和超新星事件的研究外，還使用了宇宙微波背景輻射作為測量依據。這些研究結果呈現出一系列相互矛盾的數值，這種現象被稱為“哈勃常數危機”。最近利用韋布空間望遠鏡開展的研究希望能夠對以往的工作進行微調和驗證。

要想利用造父變星/超新星距離階梯精確地測定哈勃常數，必須觀測到足夠多的造父變星和超新星樣本。這一直很困難，特別是在造父變星范圍內的超新星樣本數量上。研究小組還探索了其他確定哈勃常數的辦法，例如通過哈勃的數據研究星系中最亮紅巨星分支星的亮度——這也可以作為標準燭光。或者測量某些富碳星的亮度，這又是另一項技術了。

下圖表示了天文學家測量哈勃常數的三個步驟，測量結果達到了前所未有的精確度，將總的不確定性降低到了2.3%。測量結果簡化并加強了宇宙距離階梯的構建，該階梯用于測量離地球近和遠的星系的精確距離。最新的哈勃研究將分析的造父變星的數量擴大到了銀河系中比以前的哈勃研究結果遠10倍的距離（見圖中圓圈）。

研究小組得出結論：將韋布的所有測量數據（包括對樣本較少的超新星數據的修正）合并起來，得出哈勃常數為72.6 ± 2.0 km/s/Mpc，而 哈勃的合并數據確定哈勃常數為72.8 km/s/Mpc。

本文改編自最初發表在《今日宇宙》上的一篇文章《韋布驗證了哈勃的距離測量》。

責任編輯：郭皓存

牧夫新媒體編輯部

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哈勃和韋布所拍攝的雪茄星系

圖片來源: NASA, ESA, CSA, STScI, Alberto Bolatto (UMD)

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