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翻譯：楊幸允

校對(duì)：牧夫校對(duì)組

編排：陳宏宇

后臺(tái)：朱宸宇

https://noirlab.edu/public/news/noirlab2611/?lang

一項(xiàng)對(duì)天文觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)的新綜合分析證實(shí)了（關(guān)于哈勃常數(shù)）長(zhǎng)期存在的爭(zhēng)議，這可能指向超出當(dāng)前模型的物理學(xué)。

圖片來(lái)源：美國(guó)國(guó)家光學(xué)紅外天文研究實(shí)驗(yàn)室（NOIRLab）

一個(gè)國(guó)際天文學(xué)家合作團(tuán)隊(duì)完成了迄今為止對(duì)近域宇宙膨脹速度最精確的測(cè)量之一。這一結(jié)果加劇了現(xiàn)代宇宙學(xué)中最重要的挑戰(zhàn)之一。美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)資助的美國(guó)國(guó)家光學(xué)紅外天文研究實(shí)驗(yàn)室（NOIRLab）的天文學(xué)家約翰·布萊克斯利（John Blakeslee）是該合作團(tuán)的成員；來(lái)自美國(guó)國(guó)家光學(xué)紅外天文研究實(shí)驗(yàn)室的兩個(gè)項(xiàng)目的望遠(yuǎn)鏡也提供了數(shù)據(jù)支持。

天文學(xué)家一直試圖通過(guò)兩種本質(zhì)上不同的方法來(lái)測(cè)量宇宙的膨脹速率。一種方法依賴(lài)于測(cè)量近域宇宙中恒星和星系的距離。另一種方法則利用宇宙微波背景輻射的觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)，在標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型下推算當(dāng)前的膨脹速率。

理論上，這兩種方法應(yīng)當(dāng)?shù)玫较嗤慕Y(jié)果，但實(shí)際上并非如此。基于近域宇宙的測(cè)量結(jié)果通常給出較高的膨脹速率——大約為73千米每秒每兆秒差距；而基于早期宇宙推算的數(shù)值則較低，大約為67或68。盡管數(shù)值差異看似不大，但這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了統(tǒng)計(jì)不確定性所能解釋的范圍。這種持續(xù)存在的分歧被稱(chēng)為“哈勃常數(shù)爭(zhēng)議”（Hubble tension），并已在多項(xiàng)獨(dú)立的研究和不同的測(cè)量方法中被觀(guān)測(cè)到。

通過(guò)將數(shù)十年的獨(dú)立觀(guān)測(cè)整合到一個(gè)統(tǒng)一框架中，這一國(guó)際天文學(xué)家團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了迄今為止對(duì)近域宇宙膨脹速率最精確的直接測(cè)量。在4月10日發(fā)表于《天文學(xué)與天體物理學(xué)》的一篇論文中，H0距離網(wǎng)絡(luò)（H0DN）合作組報(bào)告哈勃常數(shù)為73.50 ± 0.81千米每秒每兆秒差距，對(duì)應(yīng)的精度略高于1%。

橫軸為哈勃常數(shù)（單位：千米每秒每秒差距）。縱軸為哈勃常數(shù)的數(shù)據(jù)來(lái)源，從上到下三個(gè)類(lèi)別分別為：早期宇宙、（近域）直接觀(guān)測(cè)和強(qiáng)引力透鏡。其中黃色高亮的是本篇研究的結(jié)果。圖中綠色和紅色的陰影區(qū)域表明了哈勃常數(shù)爭(zhēng)議的存在，即數(shù)值本身的差距在統(tǒng)計(jì)誤差之外。圖片來(lái)源：https://doi.org/10.1051/0004-6361/202557993

這項(xiàng)題為《近域距離網(wǎng)絡(luò)：關(guān)于以約1%精度測(cè)量哈勃常數(shù)的社區(qū)共識(shí)報(bào)告》的研究，是2025年3月在瑞士伯爾尼國(guó)際空間科學(xué)研究所（ISSI）舉辦的“H0od之下有何秘密？”突破性研討會(huì)上啟動(dòng)的廣泛社區(qū)合作所取得的成果。

“這不僅僅是一個(gè)新的哈勃常數(shù)值”，該合作團(tuán)隊(duì)指出，“這是一個(gè)由科學(xué)界共同構(gòu)建的框架；它將數(shù)十年來(lái)獨(dú)立的距離測(cè)量結(jié)果整合在一起，既透明又易于獲取。”

美國(guó)國(guó)家光學(xué)紅外天文研究實(shí)驗(yàn)室為這一工作提供了專(zhuān)業(yè)知識(shí)和觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)支持。該機(jī)構(gòu)的天文學(xué)家、研究與科學(xué)服務(wù)主任約翰·布萊克斯利也是合作成員之一。這項(xiàng)研究的數(shù)據(jù)來(lái)自于美國(guó)國(guó)家光學(xué)紅外天文研究實(shí)驗(yàn)室的的項(xiàng)目：位于智利的托洛洛山美洲天文臺(tái)（CTIO）和美國(guó)亞利桑那州的基特峰國(guó)家天文臺(tái)（KPNO）的望遠(yuǎn)鏡。這些數(shù)據(jù)被整合進(jìn)一個(gè)涵蓋地面與空間觀(guān)測(cè)站的更大合作框架中，從而增強(qiáng)了整體結(jié)果的可靠性。

研究團(tuán)隊(duì)并未依賴(lài)單一的方法，而是構(gòu)建了一個(gè)“距離網(wǎng)絡(luò)”，將多種測(cè)量近域宇宙距離的技術(shù)連接起來(lái)。這些方法觀(guān)測(cè)了脈動(dòng)造父變星、具有已知亮度的紅巨星、Ia型超新星以及特定類(lèi)型的星系。這個(gè)方法使得多個(gè)獨(dú)立研究能夠指向同一最終結(jié)果，并允許天文學(xué)家們進(jìn)行關(guān)鍵的檢驗(yàn)：哈勃常數(shù)爭(zhēng)議是否源于某一種方法的誤差？結(jié)果表明這種可能性很低。即使從分析中移除某些獨(dú)立的觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)，整體結(jié)果變化也很小。各項(xiàng)獨(dú)立測(cè)量彼此一致，從而強(qiáng)化了對(duì)鄰近宇宙膨脹速率測(cè)量的可靠性。

“這項(xiàng)工作明確地排除了將哈勃常數(shù)爭(zhēng)議歸因于近域距離測(cè)量中某個(gè)被忽視的單一誤差的解釋”，論文作者們總結(jié)道，“如果正如越來(lái)越多的證據(jù)所表明的那樣，這個(gè)常數(shù)爭(zhēng)議確實(shí)存在，它可能指向超出標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型的新物理。”

這一結(jié)果意義重大。由早期宇宙推導(dǎo)出的較低膨脹率依賴(lài)于描述了自大爆炸以來(lái)宇宙的演化的標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型。如果該模型是不完整的——例如未能充分解釋暗能量、新粒子或引力修正——那么它對(duì)當(dāng)前膨脹速率的預(yù)測(cè)就會(huì)受到影響。

在這種情況下，哈勃常數(shù)爭(zhēng)議可能不是測(cè)量誤差的結(jié)果，而是當(dāng)前宇宙模型缺失關(guān)鍵組成部分的證據(jù)。近域距離網(wǎng)絡(luò)也為未來(lái)的研究建立了一個(gè)框架。通過(guò)公開(kāi)他們的方法和數(shù)據(jù)，這個(gè)合作團(tuán)隊(duì)為后續(xù)研究奠定了基礎(chǔ)。下一代觀(guān)測(cè)設(shè)備有望提供更精確的數(shù)據(jù)，天文學(xué)家將努力確定哈勃常數(shù)爭(zhēng)議最終是否會(huì)被解決，還是將繼續(xù)指向新的物理理論。

論文原文：

https://doi.org/10.1051/0004-6361/202557993

責(zé)任編輯：郭皓存

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彗星R3的長(zhǎng)尾（PanSTARRS）

為什么彗星R3（PanSTARRS）有一條輕盈的尾巴？太陽(yáng)系內(nèi)最新明亮的彗星C/2025 R3（PanSTARRS）已經(jīng)在噴射出令人印象深刻的發(fā)光氣體流。這條尾巴起始于一個(gè)看不見(jiàn)的中央臟冰核，直徑可能只有幾公里。原子核被太陽(yáng)加熱，釋放出一團(tuán)中性氣體云，進(jìn)入一個(gè)發(fā)出淺綠色光芒的昏迷狀態(tài)。被高能陽(yáng)光電離的核氣體被太陽(yáng)風(fēng)推離，形成發(fā)出淺藍(lán)色光芒的離子尾巴。離子尾巴的細(xì)膩特性是由太陽(yáng)風(fēng)結(jié)構(gòu)不斷變化引起的。兩天前拍攝于美國(guó)羅德島的R3彗星（PanSTARRS）展示了一個(gè)多度離子尾巴。R3彗星（PanSTARRS）在黎明前從北方天空觀(guān)測(cè)最佳，持續(xù)10天，之后從南方天空觀(guān)察效果最佳。

圖片版權(quán)：Haythem Hamdi