斯皮策望远镜测定迄今最精确的哈勃常数

通过变星对宇宙天体与地球距离的定位可绘制出“宇宙距离阶梯”

斯皮策红外空间望远镜对造父变星周光关系的调查，可计算出宇宙大小、年龄和膨胀速率

近日天文学家使用美国国家航空航天局的斯皮策红外空间望远镜对宇宙各参数进行测量，证明了“宇宙距离阶梯”可以被用于测量宇宙的膨胀速率，比如大小和年龄等，同时也宣布了测定迄今最精确的哈勃常数值，即宇宙膨胀使得星系间被拉伸分开的速率。而“宇宙距离阶梯”被认为是一些恒星与河外星系中其他天体的测量距离值，如同阶梯般标识出通向宇宙深处的距离。

哈勃常数由著名的天文学家埃德温P.哈勃（Edwin P. Hubble）的名字命名，他在上个世纪二十年代证实我们的宇宙自从大爆炸发生后，就一直处于不断膨胀的状态中。到了上个世纪九十年代后期，天文学家们发现宇宙的膨胀速率是具有不断加速的，随着时间的推移膨胀的速度正在逐渐加快，因此，确定宇宙的膨胀速率是深入了解宇宙年龄和宇宙大小的关键性参数。美国国家航空航天局哈勃空间望远镜主要通过可见光波段对宇宙进行观测，而另一部运行在日心轨道上的斯皮策空间望远镜则使用红外波段测量宇宙。

后者强大的观测精度较于哈勃望远镜开创性的观测而言，宇宙膨胀速率的不确定度降低了百分之三左右，是宇宙测量精度上的巨大飞跃。根据天文学家最新的计算结果，新的哈勃常数值为74.3±2.1(km/s)/Mpc，Mpc表示百万秒差距，大约为300万光年，即在每增加300万光年的距离上，星系远离地球的速度为每秒增大74.3公里，误差在正负2.1公里。在此之前，哈勃常数值最初被认为在50至90(km/s)/Mpc之间，2009年通过对1a型超新星距离的测定任务中，测量的哈勃常数值为74.2±3.6(km/s)/Mpc。

位于加州帕萨迪纳美国宇航局喷气推进实验室的科学家迈克尔·维尔纳（Michael Werner）介绍：“斯皮策空间望远镜又一次完成了超越它设计要求的科学任务，该空间望远镜强大的观测能力可以探测遥远系外行星的大气，已经成为研究宇宙学的宝贵工具。”迈克尔·维尔纳从早期概念阶段开始就一直从事对该课题进行研究，至今已超过三十多年。

此外，本次对哈勃常数的研究结果也得到了美国国家航空航天局威尔金森微波各向异性探测器对宇宙暗能量独立调查的支持，暗能量作为当前宇宙学研究的最大谜团之一。科学家认为暗能量在与引力的对抗中占据了优势地位，使得宇宙间的各星系岛间距离被拉伸，是宇宙加速膨胀的重要动力因素，正是基于对宇宙加速膨胀的研究，相关科学家获得了2011年的诺贝尔物理学奖。图2中显示了来自美国国家航空航天局斯皮策红外空间望远镜的数据整理结果，坐标表示对造父变星周光关系的调查，科学家将这组数据用于计算宇宙大小、年龄和膨胀速率。

根据卡内基科学研究所位于帕萨迪纳天文观测站的科学家、本项研究的主要作者温迪·弗里德曼（Wendy Freedman）介绍：“对哈勃常数的测定是个巨大的难题，令人兴奋的是我们可以使用斯皮策空间望远镜强大的观测能力来解决宇宙学中的基本问题，我们已经对当前状态下宇宙的膨胀速率做了精确地测量，也从暗能量的角度来审视膨胀速率。”温迪·弗里德曼也曾领导过哈勃望远镜科学家团队对哈勃常数进行开创性的研究。

来自华盛顿美国宇航局总部斯皮策空间望远镜的科学家格伦·沃尔格伦（Glenn Wahlgren）认为通过红外波段对宇宙进行观测可提供很好的观测数据，其优势是可透过尘埃云对变星进行观测，启用斯皮策望远镜可改善过去使用哈勃望远镜可见光波段对哈勃常数的测定结果，对宇宙中脉冲星等天体的精确测距绘制出通往宇宙深处的距离阶梯，揭示宇宙的膨胀速率。

观测变星计算宇宙天体的距离如同设定已知的宇宙标准烛光，可以想象一下当我们拿着一支蜡烛走向宇宙深空，在距离越远时烛光就越暗淡，通过这个原理天文学家就可以在已知亮等的前提下揭示其他天体与地球的距离。

腾讯科学讯（Everett/编译）