哈伯太空望遠鏡觀測,宇宙膨脹速度超出預期

作者 | 發布日期 2016 年 06 月 19 日 23:47 | 分類 天文 follow us in feedly

哈伯太空望遠鏡的最新觀測結果顯示,宇宙的膨脹速度可能比預期快出 5% 至 9%。



此研究是由美國太空望遠鏡科學研究所(STScI)與約翰霍普金斯大學(Johns Hopkins University)的天文學家亞當‧黎斯(Adam Riess)所領導,他曾因宇宙加速膨脹的發現榮獲 2011 年諾貝爾物理學獎。里斯認為這項驚人的發現將有助於理解宇宙中不發光的 95%,包含暗能量、暗物質和暗輻射。這項研究刊載在《天文物理期刊》(Astrophysical Journal)。

黎斯等人尋找同時含有造父變星和 Ia 型超新星的星系。造父變星是一種「量天尺」,其亮度變化周期與絕對亮度有關,因此我們可以利用視亮度和絕對亮度的差距,推算其距離;Ia 型超新星也是相當重要的「標準燭光」,由於其爆炸的亮度約略固定,我們能用它來測量遙遠星系的距離。

NASA

他們測量了 19 個星系中約 2,400 顆造父變星的亮度,再用得到的數據來計算遙遠星系中約 300 顆 Ia 型超新星的距離,和星系的紅移值比較後,就能計算宇宙膨脹的速度──也就是哈伯常數。

他們得到的哈伯常數是每百萬秒差距秒速 73.2 公里(百萬秒差距相當於 326 萬光年),誤差僅 2.4%,這代表宇宙各天體之間的距離每 98 億年就會增加一倍。最新的哈伯常數與美國航太總署(NASA)威爾金森微波各向異性探測器(WMAP)和歐洲太空總署(ESA)普朗克(Planck)衛星的測算數值,分別大了 5% 和 9%。

研究人員對此提出了 3 種可能性:第一,暗能量(dark energy)讓宇宙加速膨脹的速度比我們預期的要強;第二,宇宙早期含有一些接近光速的次原子粒子,像是微中子,這些稱為「暗輻射」(dark radiation)的高速粒子使我們對宇宙膨脹的速度估算出了偏差;第三,暗物質(dark matter)擁有一些奇異的未知特性。

如果這一發現屬實,那麼愛因斯坦的重力理論──廣義相對論(general relativity)或許並不完整,這也將挑戰現代宇宙學的理論基礎。

(本文由 台北天文館 授權轉載;首圖來源:NASA) 

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