宇宙膨胀到底有多快? 科学家自己也不清楚

研究清楚宇宙现在和过去以多快的速度膨胀,对于我们理解宇宙历史和未来至关重要。

宇宙膨胀到底有多快? 科学家自己也不清楚

我们理解的宇宙历史

自从哈勃首次发现星系的距离与其远离我们的运动速度之间的关系之后,天体物理学家就开始测量宇宙扩张的速度。随着时间的推移,空间的结构伸展开来,未被束缚引力的物体之间的距离增加。这意味着每个人都应该看到宇宙以同样的速度膨胀。然而,当前的宇宙学对这个速度存在激烈的争论。如果你从宇宙大爆炸的余烬测量出这个速度,那么哈勃常数就是67km/s/Mpc。如果从单个恒星,星系和超新星测量,则会得到不同的值:74 km/s/Mpc。谁是对的,谁是错误的?这是今天科学界最大的争议之一。

宇宙膨胀到底有多快? 科学家自己也不清楚

如果宇宙今天正在扩张,那就意味着它在遥远的过去一定更加紧凑,更加致密甚至更热。事实上,在宇宙尺度上,天体之间的距离越来越远,这意味着它们很久以前更加接近。如果万有引力将大量物质聚集在一起,那么我们今天所看到的存在大量星系和空洞的宇宙在数十亿年前必定更加均匀。如果你能测量宇宙今天的扩张速度以及宇宙里的物质,你就能知道:

是否发生了大爆炸(确实发生了)

我们的宇宙有多老(138亿年)

以及它是否会坍塌或永远扩张(它将永远扩张)。

如果你能准确的测量哈勃常数的值,你能知道这些问题的答案。

哈勃常数似乎是一个简单的量来衡量。如果你可以测量到天体的距离,以及它远离我们的速度(通过其红移测量),那么就可以推导出与距离和退行速度相关的哈勃常数。但是测量哈勃常数的不同方法给出了不同的结果。事实上,有两种主要的方法,每种方法给出的结果都与另一种方法不兼容。

天体物理学家正在想办法解决这些问题,毕竟这与我们的未来密切相关。