科学家发现宇宙膨胀速度比预期更快，现有理论面临挑战

IT之家 4 月 26 日消息，一个国际天文学家团队公布了迄今对近邻宇宙膨胀速率最精确的直接测量结果，该结果非但未能平息长期存在的宇宙学争议，反而进一步加剧了所谓的“哈勃常数 / 张力”。新研究以超过 1% 的精度测得哈勃常数为 73.50 ± 0.81 千米 / 秒 / 百万秒差距，这一数值与此前对早期宇宙的推算结果存在显著差异，意味着人类当前对宇宙的理解可能缺失了某些关键部分。长期以来，研究人员使用两种截然不同的方法来测定宇宙的膨胀速率。一种方法聚焦于邻近天体，通过测量恒星和星系的距离来计算；另一种方法则回溯至早期宇宙，利用宇宙微波背景辐射，在标准宇宙学模型框架下推算今天的膨胀速率。理论上，这两种途径得出的结果应当一致，但实际观测中并不一致 —— 第一种方法测量值始终指向约 73 千米 / 秒 / 百万秒差距的较快膨胀速度，而基于早期宇宙的估算值则偏低，约为 67 或 68。尽管差异看似微小，但科学家无法用偶然误差解释。这一持续存在的偏差被称为“哈勃常数 / 张力”，目前已得到多项独立研究证实。为获得更精确的测量结果，由 H0 距离网络合作组织领导的天文学家团队将数十年的观测数据整合进一个统一的、协调的框架中。相关论文于 4 月 10 日发表在《天文与天体物理学》期刊上。该研究源于 2025 年 3 月在瑞士伯尔尼国际空间科学研究所举行的一次突破性研讨会。合作团队表示：“这不仅仅是一个新的哈勃常数值，更是一个由社区共同构建的框架，它以透明、可获取的方式将数十年的独立距离测量结果汇集在一起。”在这项工作中，美国国家科学基金会 NOIRLab 提供了关键的专业知识与观测数据。分析涵盖了来自智利托洛洛山美洲际天文台和亚利桑那州基特峰国家天文台的观测资料，两者均为 NSF NOIRLab 旗下的项目。这些数据集与来自其他地面及空间天文台的观测相结合，增强了最终结果的可靠性。研究团队没有依赖单一技术，而是创建了一个“距离网络”，连接了造父变星、已知亮度的红巨星、Ia 型超新星以及特定类型的星系等多种独立的宇宙距离测量方法。即便逐一排除个别方法，结果依然保持稳定，这表明所测得的膨胀速率是稳健的。论文作者总结称：“这项工作实际上排除了那些将哈勃常数归咎于局部距离测量中某个被忽视的单一误差的解释。如果这种张力是真实的，正如越来越多证据所显示的那样，那么它可能指向标准宇宙学模型之外的新物理学。”这一差异的影响超出了测量技术本身。源自早期宇宙的较慢膨胀速率依赖于描述宇宙自大爆炸以来演化过程的标准模型，如果该模型不完整，例如未能完全捕捉暗能量、未知粒子或引力的可能变化，那么它对今天膨胀速率的预测就可能不准确。这增加了哈勃常数并非简单的测量问题，而是当前宇宙模型缺失关键一环的证据的可能性。IT之家附论文地址：https://doi.org/10.1051/0004-6361/202557993