臺北市立天文科學教育館

美國航太總署在近期釋出了一項新研究，這份研究報告分析了30年來哈伯太空望遠鏡的資料，並針對宇宙膨脹速度進行了迄今為止最精確的測量。
 

近年來，天文學家已經知道宇宙在膨脹，由哈伯-勒梅特定律得知，遠方的星系正在遠離我們，而且距離我們越遠，它們的遠離速度越快。哈伯-勒梅特定律中的宇宙膨脹係數，又稱為哈伯常數，測量該值是哈伯太空望遠鏡的主要任務之一。
 

為了精確量測哈伯常數，天文學家研究已知亮度的天體，如果它看起來越暗，那就離我們越遠，相對較近的天體，可以利用造父變星測距法，然而超過幾千萬光年的天體，就必須使用Ia型超新星爆發來測量，這是一種具有明確亮度的爆發。
 

在過去的幾年裡，這些天體的測量得以計算出哈伯常數約為70km/s/Mpc，大致上可認定為，遠方天體的距離每增加326萬光年，遠離的速度即增加70公里/秒，成比例增長；在本篇新研究裡，研究團隊已經收集及分析了目前最全面的天體目錄，包含了造父變星及Ia型超新星爆發的42個星系所完成的測量資料，這也是過去30年來，哈伯曾經拍攝過的影像；取得2011年諾貝爾物理學獎的天文學家之一，並領導本篇研究的亞當．里斯表示，若要將這個樣本量再增加一倍，那就要再一個30年。
 

根據前述研究資料，這份報告指出最新的哈伯常數為73±1.0km/s/Mpc，不確定性僅1.4%，這種新的精確程度可以幫助天文學家改進宇宙學模型。然而，這裡出現了一個矛盾的謎團，根據2018年普朗克衛星針對宇宙微波背景輻射所測量出來的哈伯常數，其值為67.66±0.42km/s/Mpc，兩者的精確程度都小於2%，這表示以哈伯太空望遠鏡的數據所測出來的宇宙年齡可能比原先的少了10億歲，這種差異似乎要歸結於我們所觀察的宇宙，在鄰近我們的局部區域，可能膨脹的程度更快，而遠方的膨脹程度卻較慢，這種現象目前似乎只能用這種方式來解釋。
 

幸運地是，我們可能不用等太久就能瞭解，近期升空的詹姆斯．韋伯太空望遠鏡將能分析更遠的距離，並以比哈伯太空望遠鏡更高的解析度研究這些相同的目標天體，本篇研究將發表於《天文物理學期刊》上。（編譯／許晉翊）