IT之家 3 月 17 日消息，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，本地宇宙（The local universe）的膨脹速度可能比此前認(rèn)為的更慢。這一分別由兩項(xiàng)獨(dú)立研究得出的發(fā)現(xiàn)，有望緩解宇宙學(xué)中最令人困擾的難題之一 —— 哈勃張力。

據(jù)IT之家了解，哈勃常數(shù)是以天文學(xué)家埃德溫 · 哈勃命名的物理量，他在 20 世紀(jì)初發(fā)現(xiàn)宇宙正在膨脹，而哈勃常數(shù)正是描述宇宙膨脹速率的參數(shù)。

哈勃張力的矛盾在于：對(duì)本地宇宙的觀測(cè)，得到的哈勃常數(shù)值，與通過(guò)宇宙微波背景（CMB）推算出的數(shù)值并不一致。宇宙微波背景是宇宙大爆炸后不久發(fā)出的第一縷光。天文學(xué)家先測(cè)量宇宙微波背景，再通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型 —— 即 Λ 冷暗物質(zhì)（ΛCDM）模型，向前推演，得到哈勃常數(shù)。

即便這兩種測(cè)量手段精度不斷提升，這一差異依然存在。這一問(wèn)題令人不安，因?yàn)檫@暗示我們描述宇宙的物理“配方”中，可能缺失了某種關(guān)鍵成分。因此，許多天文學(xué)家認(rèn)為，需要第三種測(cè)量方法來(lái)彌合這一分歧，或至少解釋其成因。

兩項(xiàng)新研究提出了一種測(cè)量近域宇宙膨脹的新方法：通過(guò)分析鄰近的兩個(gè)星系群的運(yùn)動(dòng)來(lái)測(cè)算。這些星系群內(nèi)的星系，一方面被彼此的引力束縛，另一方面又被其所在空間拉伸產(chǎn)生的宇宙流所拖拽分離。

兩項(xiàng)結(jié)果均顯示，我們附近的宇宙膨脹速度比此前估算的更慢。這一新方法不僅讓近域宇宙的哈勃常數(shù)測(cè)量值，與利用宇宙微波背景和 ΛCDM 模型得到的結(jié)果更為接近，還表明解釋宇宙觀測(cè)和星系動(dòng)力學(xué)所需的暗物質(zhì)更少。

研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)分析兩個(gè)星系群得出結(jié)論：半人馬座 A 星系群（除銀河系本星系群外離我們最近的星系群之一）和 M81 星系群。

研究人員并未使用近鄰 Ia 型超新星觀測(cè)，也沒(méi)有借助代表宇宙第一縷光的宇宙微波背景來(lái)測(cè)量哈勃常數(shù)，而是利用這些星系群在引力吸引與宇宙膨脹排斥的平衡作用下的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行測(cè)算。

天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)，構(gòu)成半人馬座 A 星系群的數(shù)十個(gè)矮星系，實(shí)際上并非由同名的巨大橢圓星系主導(dǎo)；相反，該星系與星系群中的 M83 星系形成了雙星系統(tǒng)。

而 M81 星系群的核心早已被認(rèn)為是一對(duì)雙星系統(tǒng)（M81 與 M82）。新研究顯示，盡管該星系群結(jié)構(gòu)規(guī)整，但其約 100 萬(wàn)光年的內(nèi)部區(qū)域，相對(duì)于更廣闊的外圍環(huán)境傾斜了約 34 度。在約 1000 萬(wàn)光年的尺度上，M81 星系群的朝向，與一片延伸至半人馬座 A 星系群的巨大片狀物質(zhì)結(jié)構(gòu)相一致。

兩個(gè)科研團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，這兩個(gè)星系群不僅環(huán)境相似，而且群內(nèi)最亮星系的質(zhì)量占了總質(zhì)量的絕大部分。因此，星系群內(nèi)所有星系的運(yùn)動(dòng)，都可以看作是這些亮星系的引力與宇宙膨脹帶來(lái)的宇宙流共同作用的結(jié)果。

這意味著，與宇宙模擬的預(yù)測(cè)相反，星系群并不需要被一個(gè)巨大、包裹一切的暗物質(zhì)暈所包圍并施加引力影響。

這對(duì)哈勃常數(shù)意味著什么？

哈勃常數(shù)的單位是千米 / 秒 / 百萬(wàn)秒差距（km/s/Mpc），1 百萬(wàn)秒差距約等于 330 萬(wàn)光年。

目前：

• 用局部 Ia 型超新星測(cè)算：哈勃常數(shù)約為 73 km/s/Mpc
• 用宇宙微波背景測(cè)算：哈勃常數(shù)約為 68 km/s/Mpc
• 而本次研究團(tuán)隊(duì)得出的哈勃常數(shù)為 64 km/s/Mpc。

這表明，哈勃張力的部分成因，來(lái)自科學(xué)家測(cè)量哈勃常數(shù)的方法本身。

這也意味著，無(wú)需引入某種未知的宇宙新成分就能消除哈勃張力 —— 用我們現(xiàn)有的物理“配料”，就足以完善這一宇宙模型。

當(dāng)然，這一方法要顛覆現(xiàn)有理論范式，仍有很長(zhǎng)的路要走。目前該技術(shù)僅應(yīng)用于兩個(gè)局部星系群，哈勃張力在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)，仍將是天文學(xué)家的一大難題。

這項(xiàng)研究的下一步，是將這一星系群研究方法推廣到更廣闊的近域宇宙。當(dāng) 4 米多目標(biāo)光譜望遠(yuǎn)鏡（4MOST）下一次數(shù)據(jù)發(fā)布，提供更遠(yuǎn)距離星系群的觀測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，這一目標(biāo)有望實(shí)現(xiàn)。

該團(tuán)隊(duì)的研究成果已以兩篇論文的形式，發(fā)表在《天文學(xué)與天體物理學(xué)》（Astronomy & Astrophysics）期刊上。