引力放大了一顆超新星，為哈勃的張力增添了扭曲

一顆超新星穿越了 100 億年才到達(dá)我們身邊，這給了我們一個(gè)新的測(cè)量方法哈勃常數(shù)– 宇宙膨脹的加速速度。

它被稱為 SN H0pe，是最遙遠(yuǎn)的Ia 型超新星我們?cè)?jīng)見過，對(duì)它似乎后退速度的測(cè)量得出的哈勃常數(shù)為每兆秒差距每秒 75.4 公里。

這讓我們陷入了困境?；谝环N稱為“標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)尺”的不同方法對(duì)早期宇宙的測(cè)量往往會(huì)返回較慢的結(jié)果，即每兆秒差距每秒 67 公里左右。

雖然 SN H0pe 在Big Bang，它比其他 'Standard 蠟燭“在附近的宇宙中進(jìn)行的測(cè)量，大約是每兆秒差距每秒 73 公里——這表明，就我們所看到的，整個(gè)可見宇宙的張力是一致的。

這為這種緊張局勢(shì)提供了一個(gè)可能的解釋：即當(dāng)?shù)乜臻g正在以更快的速度減少比遙遠(yuǎn)的太空。如果一種技術(shù)對(duì)遙遠(yuǎn)的宇宙和局部的宇宙都得到相同的結(jié)果，則表明 H0 或多或少是均勻的。

好的，我們可以解釋一下。整個(gè)問題就是這個(gè)叫做哈勃張力的東西——用于測(cè)量宇宙加速膨脹的不同方法的結(jié)果之間未解決的差異。

標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)尺方法使用早期宇宙的遺跡。這些是類似于宇宙微波背景，或星系分布中的化石密度稱為重子聲學(xué)振蕩.

另一方面，標(biāo)準(zhǔn)蠟燭是已知固有亮度的天體，例如造父變星和 Ia 型超新星。由于假設(shè)這些天體發(fā)出的光量相對(duì)一致，因此我們可以通過測(cè)量它們的表觀亮度來(lái)計(jì)算出它們的距離。

但它們的有用性受到距離的限制——在某些時(shí)候，它們變得太遠(yuǎn)而無(wú)法看到，因此它們通常只用于測(cè)量局部宇宙中的哈勃常數(shù)。

H0pe 比我們能看到的大多數(shù) Ia 型超新星要遠(yuǎn)得多。那是因?yàn)樗灰环N被稱為引力透鏡的時(shí)空怪癖放大和三倍放大。

圍繞大質(zhì)量天體，例如星系或星系團(tuán)，時(shí)空趨于彎曲;任何穿過這個(gè)曲率的光線都可以重復(fù)和放大，就像曲面玻璃放大它后面的任何東西一樣。

H0pe，正如我們?nèi)ツ晁忉尩?/a>當(dāng)發(fā)現(xiàn)時(shí)，它位于一個(gè)星系團(tuán)后面。當(dāng)超新星產(chǎn)生的光穿過星團(tuán)產(chǎn)生的引力透鏡時(shí)，它被放大并分裂成三個(gè)不同的點(diǎn)。

“這類似于三折梳妝鏡如何呈現(xiàn)坐在它前面的人的三種不同圖像。在 Webb 圖像中，這就在我們眼前得到了證明，中間的圖像相對(duì)于其他兩個(gè)圖像發(fā)生了翻轉(zhuǎn)，這是理論預(yù)測(cè)的'透鏡'效應(yīng)。說(shuō)亞利桑那大學(xué)的宇宙學(xué)家布倫達(dá)·弗萊 （Brenda Frye）。

“為了獲得三張圖像，光線沿著三條不同的路徑傳播。由于每條路徑的長(zhǎng)度不同，并且光以相同的速度傳播，因此在韋伯觀測(cè)中，這顆超新星在爆炸期間的三個(gè)不同時(shí)間進(jìn)行了成像。

“在三折鏡的類比中，隨之而來(lái)的是時(shí)間延遲，右邊的鏡子描繪了一個(gè)舉起梳子的人，左邊的鏡子描繪了正在梳理的頭發(fā)，中間的鏡子描繪了放下梳子的人?！?/p>

這使研究人員能夠使用通常僅適用于本地宇宙的標(biāo)準(zhǔn)蠟燭技術(shù)對(duì)遙遠(yuǎn)宇宙中的哈勃常數(shù)進(jìn)行詳細(xì)測(cè)量。每兆秒差距每秒 75.4 公里的結(jié)果可能無(wú)法解決緊張局勢(shì)，但它確實(shí)縮小了解釋的范圍。

哈勃張力是宇宙學(xué)中最大的問題.這并非微不足道：它會(huì)告訴我們宇宙有多大和多古老，并為我們提供整個(gè)時(shí)空的更準(zhǔn)確測(cè)量。

天文學(xué)家通常使用每兆秒差距每秒 70 公里左右的哈勃常數(shù)來(lái)確定到宇宙天體的距離——這只是根據(jù)我們目前擁有的最佳數(shù)據(jù)得出的估計(jì)值。

解決哈勃緊張關(guān)系很可能是一項(xiàng)獲得諾貝爾獎(jiǎng)的成就。好消息是，我們似乎越來(lái)越近了。

引力波為我們提供了一個(gè)新工具來(lái)嘗試縮小范圍——標(biāo)準(zhǔn) Siren。已經(jīng)進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)的警報(bào)器測(cè)量;它們位于標(biāo)準(zhǔn)尺和標(biāo)準(zhǔn)蠟燭附近，因此仍然沒有定論，但現(xiàn)在只是時(shí)間問題。

JWST 的更多觀測(cè)可能會(huì)讓我們到達(dá)那里。只需再增加四個(gè)事件，如 H0pe，測(cè)量的置信度就可以提高到超過 3 西格瑪。那將是美好的一天。

新測(cè)量報(bào)告已提交給天體物理學(xué)雜志和在預(yù)印本服務(wù)器 arXiv 上可用.

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