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JWST觀測揭示:宇宙膨脹速度或迎來新共識

2024-08-23科學

宇宙膨脹,艾德溫·哈伯的這一裏程碑式發現,至今仍牢牢占據著宇宙學探索的最前沿,成為引人入勝的未解之謎。

盡管我們已知宇宙在持續膨脹,但在精確測量其速度時卻遭遇了意想不到的困境——哈伯張力,這一現象揭示了不同測量方法間難以調和的矛盾。

那麽,隨著科技的進步,特別是天文學觀測網絡和技術的飛躍,科學家們是否能揭開宇宙膨脹背後的秘密,從而解開這一宇宙級謎題?

哈伯張力,作為現代宇宙學領域的重大挑戰,其核心焦點在於哈伯常數的測量差異。

這一數值,代表著宇宙膨脹的速度,卻因測量方法的不同而產生了顯著分歧。

追溯至哈伯的劃時代發現,宇宙膨脹不僅重塑了宇宙學的面貌,更推動了大爆炸理論的蓬勃發展。

然而,時至今日,科學家們在測量宇宙膨脹速度時仍面臨技術與方法上的挑戰。

科學家們采用了兩種主要途徑來測定哈伯常數:一是透過分析宇宙微波背景(CMB),即宇宙大爆炸的余暉,得出了約67.4千米/秒/百萬秒差距的數值;二是觀察近鄰星系的運動,透過距離與退行速度的計算,得出了較高的值,約為74千米/秒/百萬秒差距。

這兩種截然不同的結果,正是哈伯張力的具體體現,引起了科學界的廣泛關註與深入探討。

在此背景下,占士·韋伯太空望遠鏡(JWST)憑借其卓越的紅外觀測能力,成為了破解哈伯張力的關鍵工具。

JWST能夠穿透宇宙塵埃,捕捉到更加清晰、深邃的宇宙影像,為精確測量哈伯常數提供了前所未有的可能。

溫迪·弗列特曼及其團隊利用JWST觀測了附近星系,並巧妙結合了表皮變星、紅巨分支頂端恒星以及碳星等多種恒星類別的數據,透過多重驗證減小了測量誤差。

令人振奮的是,他們的研究發現,不同方法得出的哈伯常數在誤差範圍內趨於一致,且與基於CMB的測量結果相吻合,這一發現為緩解哈伯張力帶來了希望。

然而,若哈伯張力的差異持續存在,則可能意味著科學家們現有的宇宙模型存在根本性的遺漏,需要新的物理學理論或未知的力量來解釋。

例如,暗能量的復雜性可能超乎我們想象,或許有新的粒子、場在未被察覺的情況下影響著宇宙的演化。

此外,對宇宙結構(如星系和星系團)隨時間演變的深入理解也是解決哈伯張力的關鍵。

JWST的觀測將幫助科學家窺見宇宙歷史的各個階段,從而更全面地理解宇宙膨脹的動態過程。

這一過程不僅可能揭示暗物質、暗能量以及時空結構的深層秘密,還可能引發對基本物理定律的變革性認知,甚至挑戰廣義相對論等現有理論的基礎。

即便最終JWST的數據支持現有的ΛCDM模型,無需引入新物理學來解決哈伯張力,這一探索過程本身也將極大地豐富人們對宇宙的認知。