艺术家对宇宙距离阶梯的诠释——这是一系列相互重叠的用于测量宇宙间距离的方法，阶梯的每一级都提供了可用于确定下一级距离的信息。图片来源：D.deMartin与M.Zamani（NSFNOIRLab）

迄今为止最精确的测量显示，宇宙膨胀的速度比预期更快，加剧了哈勃张力。这一结果暗示，我们目前对宇宙的理解可能存在缺失。

一个国际天文学家团队得出了迄今为止对近邻宇宙膨胀速度最精确的测量结果之一。这一新结果非但没有解决长期存在的争论，反而加剧了宇宙学中最大的未解决问题之一。该合作项目包括美国国家科学基金会资助的NSFNOIRLab的约翰布莱克斯利，并利用了来自NSFNOIRLab两个项目下望远镜的数据。

测量宇宙膨胀的两种相互竞争的方法

研究人员传统上使用两种截然不同的方法来确定宇宙的膨胀速率。一种方法通过测量恒星和星系的距离，聚焦于邻近天体；另一种方法则回溯到早期宇宙，利用宇宙微波背景，根据标准宇宙学模型估算如今的膨胀速率。

原则上，两种方法应该是一致的。但实际上并非如此。对本地宇宙的观测持续显示出更快的膨胀速率——大约每秒73公里每兆秒差距——而基于早期宇宙的估计得出的数值更低，接近67或68。尽管这种差异看起来可能很小，但它太大了，不能仅用偶然来解释。这种持续存在的差异被称为哈勃张力，目前已被许多使用不同技术的独立研究所证实。

这幅图展示了晚期近邻宇宙膨胀速率的测量结果与基于早期宇宙（尤其是宇宙微波背景辐射，CMB）测量得出的预期值之间存在的张力。在标准宇宙学模型下，这两种方法本应得出相同结果，但实际并非如此。这种差异被称为哈勃张力，在图中表现为早期路径和晚期路径这两座桥梁的错位。目前，基于宇宙微波背景辐射测量得出的哈勃常数最佳估计值约为67.2千米每秒每兆秒差距。近期，H0距离网络（H0DN）合作组发布了迄今为止对本地哈勃常数最精确的直接测量结果，报告值为73.50±0.81千米每秒每兆秒差距，精度略高于1%。来源：NOIRLabNSFAURAJ.daSilvaJ.Pollard

一个统一的框架提高了精度

为了提高测量精度，天文学家将数十年的观测数据整合到一个统一协调的系统中。这项由H0距离网络（H0DN）合作项目主导的工作，得出了迄今为止对局部膨胀率最精确的直接测量结果。在近期发表于《天文学与天体物理学》的一篇论文中，该团队报告的哈勃常数为73.50±0.81千米每秒每兆秒差距，精度略高于1%。

研究《局域距离网络：关于哈勃常数∼1%精度测量的社区共识报告》源自于国际空间科学研究所（ISSI）在瑞士伯尔尼近期举办的哈勃常数背后有什么？突破性研讨会上发起的一项大型合作项目。

这不仅仅是哈勃常数的一个新数值，该合作团队指出，这是一个由社区构建的框架，它将数十年来的独立距离测量结果透明且可及地整合在一起。

美国国家科学基金会国家光学红外天文研究实验室天文台的贡献

NSFNOIRLab发挥了关键作用，提供专业知识和观测数据。NSFNOIRLab研究与科学服务主任约翰布莱克斯利是合作团队的一员。分析包括来自智利NSF托洛洛山美洲际天文台（CTIO）和亚利桑那州NSF基特峰国家天文台（KPNO）的观测数据，这两个天文台均为NSFNOIRLab的项目。这些数据集与来自地面和太空天文台的其他数据集相结合，增强了最终结果的可靠性。

构建跨越宇宙的远程网络

团队没有依赖单一技术，而是创建了一个距离网络，该网络连接了多种测量宇宙距离的独立方法。这些方法包括造父变星、亮度已知的红巨星、Ia型超新星以及某些类型的星系。

这个网络让科学家能够通过多种方式交叉验证结果。如果某一种方法存在缺陷，移除它会显著改变结果。然而，即使排除个别技术，结果仍然保持稳定。不同方法之间的高度一致性表明，测得的膨胀率是可靠的。

这项研究有效排除了那些依赖本地距离测量中单一被忽视误差来解释哈勃张力的说法，作者总结道。如果正如越来越多的证据所表明的那样，这种张力真实存在，那么它可能指向标准宇宙学模型之外的新物理现象。

哈勃张力对宇宙学意味着什么

这些影响不仅限于测量技术。从早期宇宙得出的较慢膨胀速率依赖于宇宙学标准模型，该模型描述了宇宙自大爆炸以来的演化过程。如果该模型不完整——例如，若它未能充分捕捉暗能量的行为、未知粒子的存在，或引力可能发生的变化——那么它对当前宇宙膨胀速率的预测可能不准确。

这提出了一种可能性，即哈勃张力不仅仅是一个测量问题，而是表明我们当前的宇宙模型缺少一个关键部分。

未来的观测可能会揭示答案

新开发的距离网络也为未来的研究提供了基础。通过公开其数据和方法，该合作项目创建了一个可以随着新观测数据的加入而扩展的系统。未来的天文台有望提供更精确的测量结果，帮助科学家确定这种差异最终是会得到解决，还是会继续指向新的物理学领域。

参考文献：《关于以约1%精度测量哈勃常数的社区共识报告》，作者：StefanoCasertano、GagandeepAnand、RichardI.Anderson、RachaelBeaton、AnupamBhardwaj、JohnP.Blakeslee、PaulaBoubel、LouiseBreuval、DillonBrout、MicheleCantiello、MauricioCruzReyes、GezaCsörnyei、ThomasdeJaeger、SuhailDhawan、EleonoraDiValentino、LluísGalbany、HéctorGilMarín、DariuszGraczyk、CarolineHuang、JosephB.Jensen、PierreKervella、BrunoLeibundgut、BastianLengen、SiyangLi、LucasMacri、EmreÖzülker、DominicW.Pesce、AdamRiess、MartinoRomaniello、KhaledSaid、NilsSchöneberg、DanScolnic、TeresaSicignano、DorotaM.Skowron、SyedA.Uddin、LiciaVerde及AntonellaNota，近期发表于《天文学与天体物理学》。DOI：10.105100046361202557993

这些结果由H0DN协作组呈现。

NSFNOIRLab是美国国家科学基金会地面光学红外天文学中心，运营着国际双子座天文台（由NSF、加拿大国家研究委员会、智利国家科学技术发展局、巴西科技创新部、阿根廷科学技术部及韩国天文与空间科学研究所联合设立的设施）、NSF基特峰国家天文台（KPNO）、NSF托洛洛山美洲际天文台（CTIO）、社区科学与数据中心（CSDC）以及NSFDOE维拉C鲁宾天文台（与DOE的SLAC国家加速器实验室合作）。该中心由大学天文研究协会（AURA）根据与NSF的合作协议管理，总部位于亚利桑那州图森市。

科学界很荣幸有机会在亚利桑那州的I’oligamDu’ag（基特峰）、夏威夷的莫纳克亚山以及智利的托洛洛山和帕琼山开展天文研究。我们认识到并承认I’oligamDu’ag对托霍诺奥哈姆族、莫纳克亚山对卡纳卡毛利人（夏威夷原住民）社区具有非常重要的文化意义和崇敬地位。

相关知识

宇宙膨胀是宇宙空间本身持续扩张的现象，遥远星系因空间膨胀相互远离，哈勃观测到的星系红移证实了这一点。它是大爆炸理论的关键证据，表明宇宙从早期高密度高温状态演化至今，且空间的膨胀速率仍在不断变化。

BY: Association of Universities for Research in Astronomy (AURA)

FY: AI

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宇宙膨胀速度过快科学家无法解释原因