宇宙正在膨胀，但天文学家们无法就其膨胀速度达成一致。而 NASA 的超级明星天文台——詹姆斯·韦伯太空望远镜，刚刚证实我们对这个不断伸展的宇宙的理解存在问题。JWST 的新测量是同类中最精确的，但它们并没有解决科学家们跟踪这种增长的两种方法之间令人困惑的不匹配问题。
1929 年，天文学家埃德温·哈勃发现我们能看到的所有星系都在远离我们。星系距离与其运动速度之间的关系现在被称为哈勃定律。该定律使用同名的哈勃常数来描述宇宙膨胀的速率。它还告诉我们宇宙的年龄：天文学家可以使用哈勃常数“倒带”时间，回到宇宙曾是单个空间点——大爆炸——的时刻。
有两种主要方法可以测量这个基本数值。一种是通过追踪宇宙开端时宇宙微波背景的微小波动。另一种是观察被称为造父变星的闪烁恒星。但这两种方法存在分歧。这种令人费解的不匹配被称为哈勃张力，目前尚不清楚是我们的宇宙模型存在问题，还是我们的测量存在问题。
如果问题出在我们的测量上，那么误差可能源于我们测量造父变星的方式。天文学家将这些天体视为一种“标准烛光”，即已知内在亮度的宇宙天体。我们可以观察到一颗恒星在天空中看起来有多亮。如果它很暗，那么它就离我们越远。越亮则越近。
研究人员使用这些恒星的亮度来测量距离。然后，通过光谱学等方法，他们可以测量遥远星系的运动。将这些观测结果结合起来，就能告诉我们宇宙膨胀的速度有多快。
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“当我们像这样使用造父变星时，我们需要非常非常确定我们测量的亮度是正确的，否则我们的距离测量就会出错。然而，造父变星可能位于其星系拥挤的区域，如果我们的望远镜不够灵敏，我们就无法清晰地分辨出造父变星与其周围的恒星，”美国国家科学院、工程和医学科学院的项目官员、天文学家 Tarini Konchady 解释说。
在 JWST 之前，哈勃空间望远镜 (HST) 对造父变星进行了最佳测量。HST 无法区分拥挤区域中聚集的单个造父变星，但 JWST 可以——而且它刚刚做到了。JWST 观测了两个遥远的星系，并对哈勃常数的测量精度达到了 HST 的 2.5 倍。
“韦伯的测量极大地降低了造父变星测量中的噪声，”项目负责人、约翰霍普金斯大学天文学家 Adam Riess 在 NASA 的新闻稿中说。“这种改进正是天文学家梦寐以求的！”
JWST 的一个主要优势在于它能够以红外光观察宇宙，这有助于穿透我们望远镜与造父变星之间的尘埃。“锐利的红外视觉是詹姆斯·韦伯太空望远镜的超能力之一，”Riess 说。
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然而，新的测量结果与 HST 的测量结果相符，只是误差范围更小——所以我们无法将这个谜团归咎于那些旧数据。
不过，Riess 团队的新结果只是个开始，他们还有更多星系需要用 JWST 进行观测。“我认为，JWST 是否完全消除了拥挤对哈勃张力的解决方案的影响，还有待观察，”芝加哥大学天文学家 Abigail Lee 说。“对 JWST 计划观测的其余 42 个星系进行数据分析，将阐明哈勃张力是否依然存在并且真实，或者是否存在造父变星测量误差。”
宇宙的命运，或者至少是哈勃张力的命运，并不仅仅取决于 JWST。未来几年，许多其他设施也将投入使用，为这项调查提供更多证据。例如，维拉·鲁宾天文台将在明年开放后，每隔几天扫描整个南天，很可能会发现更多造父变星。
“我们正处于天文学家将能够获得有史以来最灵敏、范围最广的数据的阶段，”Konchady 说。目前可能还没有明确的答案，但天文学家们肯定正在努力解开这个谜团。
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