關於宇宙膨脹速度的長期爭論變得更加根深蒂固。對大麥哲倫星雲（銀河系的衛星星系）中恆星的最新和更精確的測量，只會加強兩種獨立計算膨脹率的方法之間的差異。
這種僵局可能很快會迫使宇宙學家重新審視宇宙學的“標準模型”，該模型告訴我們宇宙的組成（輻射、普通物質、暗物質和暗能量）以及宇宙隨時間演化的方式。
大約五年以來，兩個專案一直就哈勃常數（H0）的值，即宇宙膨脹的速度存在分歧。一個專案依賴於對宇宙微波背景（CMB）的研究，宇宙微波背景是宇宙大爆炸後不久瀰漫宇宙的熱稠密等離子體的遺蹟餘輝。另一個專案使用更多“區域性”測量的混合物，這些測量構成了所謂的宇宙距離階梯。
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攀登距離階梯
階梯的第一個階梯之一是由對脈動恆星（稱為造父變星）的天文測量組成，這些造父變星要麼在銀河系中，要麼在鄰近的麥哲倫星雲中。這些恆星的週期性脈動與其光度之間存在相關性，這使它們成為衡量星系間距離的極佳“標準燭光”。隨後的階梯依賴於其他更明亮的標準燭光。這些不同的資料集共同構成了宇宙距離階梯，微小的誤差可能會累積起來扭曲測量結果。
上週，華沙波蘭科學院尼古拉斯·哥白尼天文中心的Grzegorz Pietrzyński和他的同事報告了有史以來對大麥哲倫星雲（LMC）距離的最精確估計。他們使用20個稱為分離食雙星的恆星系統來計算到LMC的距離，發現該距離為49.59千秒差距（1千秒差距等於3,261.56光年，使LMC略低於162,000光年）。
約翰·霍普金斯大學諾貝爾獎得主Adam Riess是超新星、H0、暗能量狀態方程（SH0ES）專案的負責人，他一直在等待這些結果。“為了預期這一點，我們一直在使用哈勃太空望遠鏡直接觀測大麥哲倫星雲中的造父變星，”Riess說。對於這些測量，他們依賴於一種新的陀螺控制技術，以比以前更有效地引導和指向望遠鏡。這種方法與Pietrzyński對LMC距離的精確估計相結合，幫助SH0ES團隊改進了他們對造父變星週期性-光度關係的校準。
然後，Riess和他的團隊攀登到宇宙階梯的下一個階梯。他們之前曾使用哈勃望遠鏡研究附近的星系，這些星系既有造父變星，也有某些型別的超新星。研究人員使用新的造父變星資料來更好地校準超新星，並使用它來估計僅包含超新星的更遠星系的距離。該團隊還使用了對區域性宇宙的其他觀測——重點關注來自星系NGC 4258中超大質量黑洞周圍的信標狀發射，以及對銀河系中造父變星的其他精確測量——以進一步銳化跨越廣闊星系間範圍的造父變星和超新星距離估計，並估計H0。
在結合這些測量結果後，SH0ES的H0值為每秒每百萬秒差距 74.03 ± 1.42 公里。
““令人印象深刻的是，有很多不同的方法可以得到非常相似的結果，這表明單點故障變得不太可能，”英格蘭薩塞克斯大學的宇宙學家Antony Lewis說，他不是SH0ES團隊的成員。”
背景分歧
最新的SH0ES結果是首次使用同一架望遠鏡——哈勃望遠鏡——研究大麥哲倫星雲中的造父變星和超新星宿主星系中的造父變星。以前，使用不同的望遠鏡來研究LMC中的造父變星和超新星宿主中的造父變星——望遠鏡之間的系統差異導致距離估計的更大不確定性。“現在我們已經邁出了這一步，哈勃常數的總體不確定性已降至1.9%，”Riess說。這低於之前2.4%的不確定性。
因此，H0的測量值仍然與另一個估計值相矛盾——但現在顯著性比不確定性大4.4倍。這種獨立的衝突估計值來自歐洲航天局的普朗克衛星，該衛星在2009年至2013年期間研究了CMB。CMB在大爆炸後約38萬年，在所謂的複合時代發射，宇宙學家通常使用CMB來計算宇宙的大小、年齡、組成、演化等等。
對於普朗克對H0的測量，該衛星對CMB光子在天空中的溫度微小變化進行了精確測量，確定了所謂熱點的角尺寸，這透過一系列不亞於宇宙距離階梯的假設，與早期宇宙的膨脹率相關。然後，普朗克團隊成員使用這些測量結果計算出H0的估計值，約為67.4。
走向新的宇宙學？
哈佛大學研究員、雷射干涉引力波天文臺 (LIGO) 合作組織的成員Hsin-Yu Chen對新的SH0ES結果印象深刻。“這是一項更細緻的研究，很高興看到更多支援這種差異，”她說。但“它仍然非常令人困惑，和以前一樣。”
Chen和她的同事一直在致力於使用來自雙中子星合併的資料計算H0，這些資料可以由LIGO和其他望遠鏡同時觀測到。迄今為止，在2017年8月進行了一次這樣的探測，LIGO團隊估計H0約為70，但該估計的不確定性足以容納普朗克和SH0ES的結果。
這種情況可能很快就會改變。Chen說，五年後，LIGO應該會看到大約50個這樣的事件，足以產生精度為2%的H0估計值。“這是一種完全獨立的方法。它與SH0ES或普朗克都無關，”Chen說。“看看我們從這次測量中得到什麼將會非常有趣。”
如果LIGO的數字最終支援SH0ES，那麼普朗克對H0估計的假設將不得不受到質疑。
普朗克合作組織的成員Lewis認為，普朗克的估計可能會改變並更接近SH0ES有兩個原因：要麼早期宇宙的物理學是不同的，以某種方式改變了對CMB熱點角尺寸的預測，要麼宇宙最近的演化與宇宙學標準模型預測的並不完全相同。
任何一種情況都需要對標準模型進行重大修訂，但根據Lewis的說法，對宇宙近期演化的調整很難與其已知的大尺度結構和看似可靠的超新星觀測結果相協調。
““令人興奮的是，如果這種差異是由於複合之前的新的物理學造成的，那麼它幾乎肯定會具有獨特的特徵，”Lewis說。這些特徵將顯示在CMB的更精細細節中——下一代CMB望遠鏡，如即將到來的西蒙斯天文臺，可能會看到這些特徵。”
Riess也認為，這種差異指向了宇宙學家的標準模型。“在某個時候，你必須開始說宇宙在宇宙學模型中，在宇宙的組成或暗物質或暗能量的某些特徵中，還有另一個皺紋——[這]也可能解釋這一點，”他說。“你必須認真考慮一下。”