宇宙扩张有多快？新的哈勃恒定测量突出了我们宇宙命运的估计之间的差异

宇宙膨胀有多快？星系提供一个答案。

确定宇宙扩展的迅速是理解我们的宇宙命运的关键，但更精确的数据已经是一个难题：基于我们当地宇宙中的测量的估计不同意在138亿年前的大爆炸后不久的时代从时代的推断。

新估计局部扩张率 - 霍布尔常数，或H0（H0） - 加强这种差异。

使用相对较新的潜在更精确的技术来测量宇宙距离，它在距离梯子上的巨型椭圆星系中的平均恒星亮度在距离梯子上，天文学家计算每兆欧每秒73.3公里，给予或占用2.5公里/秒/ MPC - 位于其他三种良好估计的中间，包括来自IA型超新星的黄金标准估计。这意味着每兆帕的每一兆欧 - 330万光年，或3亿万亿公里 - 宇宙每秒扩大额外±的73.3 2.5公里。来自其他三种技术的平均值为73.5 1.4 km / ±sec / mpc。

令人困惑的是，基于宇宙微波背景中的测量波动的本地扩张率的估计，并独立地，早期宇宙中正常数密度的波动（Baryon声学振荡），给出了一个非常不同的答案：67.4 0.5 ±km / sec / mpc。

天文学家可以理解地关注这种不匹配，因为扩展率是了解宇宙物理和演化的关键参数，并且是理解黑能的关键 - 这加速了宇宙的扩张速率，从而导致哈勃常数变化随着距离地球的距离越来越多，比预期更快。黑暗能量包括宇宙中大约三分之二的质量和能量，但仍然是一个谜。

NGC 1453是星座中的巨型椭圆星系，是用于计算本地宇宙的膨胀率的63个星系中的一个。去年，大规模的调查团队决定了银河系从地球上有1.66亿光年，在其中心有一个黑洞，阳光的近30亿倍。

对于新的估计，天文学家测量了63个巨大椭圆星系的表面亮度的波动，以确定每个以获得H0的速度的距离和绘制距离。表面亮度波动（SBF）技术与其他技术无关，并且具有比其他100 MPC内的其他方法更精确的距离估计，或3.3亿光年。样品中的63个星系在距离范围为15至99 MPC，回顾宇宙时代的一小部分。

“为了衡量到100万匹达克斯的距离，这是一种梦幻般的方法，”加州大学伯克利伯克利和物理学教授的朱迪钱德勒韦伯教授宇宙学家Chung-Pei Ma宇宙学家Chung-Pei Ma。“这是第一种纸质，其中包含了63个星系上的一个大型均匀数据集，用于使用SBF方法研究H-Nable的目标。”

MA引导了对当地星系的大规模调查，为新分析中使用的三分之二提供了43家的数据。

这些63个星系上的数据被约翰布莱克利（John Blakeslee）组装并分析了国家科学基金会的Noillab的天文学家。他是一篇论文的第一个作者，现在在Astrophysical Journy中被接受，他共同撰写了犹他州犹他州犹他州犹他大学的同事约瑟夫·詹森。支持支持NSF的光学和红外风景图的科学人员的Blaberlee是使用SBF测量到星系的距离的先驱，而Jensen是第一个应用在红外波长下的方法之一。这两者在分析上与MA密切合作。

“本文的整个故事是，从某种意义上说，了解宇宙的绝对规模，然后才能告诉我们物理学，”布莱克利说，在1769年回到詹姆斯库克的航行到塔希提蒂来衡量过境维纳斯让科学家可以计算太阳系的真尺寸。“SBF方法更广泛地适用于当地宇宙中的演进星系的一般群体，当然，如果我们与James Webb Space望远镜获得足够的星系，这种方法有可能给出最佳的霍布常数的局部测量。 “

James Webb Space Telescope，比哈勃太空望远镜更强大的强大100倍，计划于10月推出。

巨型椭圆星系

哈勃常数是几十年来争夺争论的骨头，自埃德文哈勃首先衡量了当地的扩张率并提出了七次太大的答案，这意味着宇宙实际上比最古老的明星更年轻。此问题，然后现在，请钉住在空间中对象的位置，从而给出他们有多远的线索。

多年来的天文学家已经梯度更远，从计算到足够接近物体的距离，因为视网膜似乎略微移动，因为地球轨道轨道似乎略微移动。称为Cepheids的可变星星让你进一步，因为他们的亮度与他们的变异时期相关联，而IA型超极型会让你更远，因为它们是非常强大的爆炸，在他们的峰值，作为整个星系闪耀着光芒。对于头部和IA型超新星，可以从随时间变化的方式出来绝对亮度，然后可以从地球看到的表观亮度计算距离。

H0的最佳目前估计来自遥远星系中的IA超新星爆炸的距离，尽管较新的方法 - 遥远的标准的重力透镜引起的时间延迟以及绕行黑洞的水纸浆的亮度 - 所有这些都会给出相同的数字。

使用表面亮度波动的技术是最新的一种，并且依赖于巨型椭圆星系老的事实陈旧，并且具有一致的旧星星人群 - 主要是红色巨星 - 可以建模以在其表面上进行平均红外亮度。研究人员在哈勃空间望远镜上使用宽野相机3获得每个星系的高分辨率红外图像，并确定图像中的每个像素与“平均”不同 - 整个图像上的波动越来越越来越远一旦为明亮的星形地区制造了瑕疵，就纠正了校正，作者从分析中排除了瑕疵。

Blakeslee和Ma都没有惊讶，扩张率靠近其他局部测量的扩张率。但是，与早期宇宙的估计，它们同样混淆 - 许多天文学家认为我们目前的宇宙理论是错误的，或者至少不完整的冲突。

来自早期宇宙的外推基于最简单的宇宙理论 - 叫做λ冷暗Λ暗物质，或CDM - 这只能描述宇宙的演变。新的估计是否会使股份成为CDM的核Λ心？

“我觉得这会推动那些股权，”布莱克利说。“但它（CDM）Λ仍然活着。有些人认为，关于所有这些本地测量，（即）观察者是错误的。但是，使得这一点越来越难以制作它 - 对于几种不同的方法，它需要在同一方向上进行系统错误：超新星，SBF，引力透镜，水用粉碎剂。因此，随着我们获得更独立的测量，股权更深。“

哈哈奇观的不确定性天文学家是否归因于他们的测量，这反映了系统错误和统计错误，这太乐观，也许仍然可以和解两个估计范围。

“陪审团出来了，”她说。“我认为它真的在错误栏中。但假设每个人的错误栏都没有低估，但紧张局势变得不舒服。“

事实上，该领域的巨头之一，天文学家温迪自由人，最近发表了一项关于在69.8 1.9 km / sec / mpc的哈勃±恒定的研究，甚至进一步灌木水域。Adam Riess的最新结果是分享2011年诺贝尔物理学奖的天文学家，用于发现黑暗能源，报告73.2 1.3 km / ±sec / mpc。Riess是一名米勒博士博物馆，在伯克利大学，他进行了这项研究，他与UC Berkeley和Berkeley Lab物理学家Saul Perlmuter分享了奖品。

巨大的星系

H0的新价值是附近星系的另外两次调查的副产品 - 特别是MA的大规模调查，它使用空间和地面望远镜来彻底研究100 MPC在地球约100 MPC内的100个最巨大的星系。主要目标是在每个人的中心称重超级分类黑洞。

为了做到这一点，需要精确的距离，并且SBF方法是最好的日期，她说。庞大的调查团队去年使用了这种方法，以确定埃达丹南部天空星座的巨型椭圆星系的距离。结合了16600万光年，拥有来自双子座和麦当劳望远镜的广泛的光谱数据 - 这允许Ma的研究生Chris Liepold和Matthew Quenneville测量银河系中心附近的星星的速度 - 他们得出结论，他们的结论是NGC 1453一个中央黑洞，质量占太阳的近3亿次。

为了确定H0，基于每个星系的HST观察时间的45至90分钟，Blakerlee计算出大规模调查中的SBF距离到星系中的43个星系。另外20来自另一个使用HST到图像大星系的调查，特别是检测到IA型超新星的调查。

63个星系中的大多数是8到120亿年的历史，这意味着它们含有大量的旧红星，这是SBF方法的关键，也可用于提高距离计算的精度。在论文中，布莱克利使用了Cepheid变量恒星和一种技术，它在星系中使用最亮的红色巨星 - 被称为红色巨型分支的尖端，或TRGB技术 - 在大距离上梯形到梯子。它们产生了一致的结果。TRGB技术考虑到星系中最亮的红色巨头具有大致相同的绝对亮度。

“目标是通过使用James Webb Space Telescope获得SBFS的红色巨型分支校准，使这种SBF方法完全独立于Cepheid校准的IA超新星方法。”

“詹姆斯韦布望远镜有可能真正减少SBF的误差栏，”MA补充。但是，现在，哈勃常数的两个不和谐的措施必须学会彼此共存。

“我没有衡量H0;这是我们调查的一个很好的产品，“她说。“但是我是一个宇宙学家，并以极大的兴趣观察这一点。”

本文的共同作者与Blakeslee，Ma和Jensen是普林斯顿大学的Jenny Greene，他是大型团队的领导者，亚利桑那大学的彼得米尔恩在图森领导，他领导了学习IA型Supernovae的团队。该工作得到了国家航空航天局（HST-Go-14219，HST-Go-14654，HST-15265）和国家科学基金会（AST-1815417，AST-1817100）的支持。