一張新的早期宇宙地圖加劇了天文學中關於宇宙膨脹速度的長期難題。智利阿塔卡瑪沙漠中的望遠鏡收集的資料支援了先前對宇宙年齡、幾何形狀和演化的估計。但這些發現與星系彼此飛離速度的測量結果相沖突，並預測宇宙的膨脹速度應該明顯低於目前的觀測結果。
阿塔卡瑪宇宙學望遠鏡 (ACT) 繪製了宇宙微波背景 (CMB) 圖，這是宇宙大爆炸的輻射“餘暉”。這些基於 2013 年至 2016 年收集的資料的發現於 7 月 15 日釋出在 arXiv 知識庫上的兩篇預印本中。
CMB 輻射來自空間的各個方向，但它並非完全均勻：它在天空中的變化揭示了早期宇宙的區域在溫度上略有不同，差異小於 0.03 開爾文。在過去的二十年中，宇宙學家利用這些微小的變化——以及他們稱之為標準模型的既定理論——來計算宇宙結構和演化的一些關鍵特徵，包括其年齡和物質密度。
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宇宙學家還使用這些變化來預測宇宙當前的膨脹速度，這一指標以美國天文學家埃德溫·哈勃的名字命名，稱為哈勃常數。
歐洲航天局的普朗克望遠鏡 以前所未有的精度繪製了整個 CMB 天空圖，其觀測結果被認為是 CMB 宇宙學的黃金標準。ACT 資料現在證實了普朗克的發現，併為哈勃常數得出了非常相似的值。
但這兩個結果都與哈勃常數的直接測量結果不符——這種差異已被稱為哈勃常數張力。天文學家使用特定型別恆星和超新星爆炸的亮度（統稱為標準燭光）來計算膨脹率，發現星系彼此遠離的速度比 CMB 地圖預測的快大約 10%。
許多研究人員曾希望，隨著技術變得更加精確，差距會縮小。然而，縮小每種研究型別的誤差範圍只會使不一致性更加顯著。
英國卡迪夫大學的宇宙學家埃米尼亞·卡拉布雷塞說，ACT 是第一個可能挑戰普朗克結果的地面 CMB 實驗，她領導了資料分析。望遠鏡的設計和位置（恰好在熱帶地區內）使其能夠比其他地面或氣球載望遠鏡繪製更多的 CMB 天空圖，這些望遠鏡通常僅限於較小的區域。
卡拉布雷塞說，大規模繪製天空圖對於計算宇宙膨脹的關鍵引數至關重要。ACT 的另一個優勢是，2013 年的升級使其能夠精確測量 CMB 輻射的偏振，新澤西州普林斯頓大學的首席研究員蘇珊娜·斯塔格斯說。偏振資料揭示了前景中的星系如何影響 CMB 的傳播，並有助於使宇宙學測量更加精確。
卡拉布雷塞說：“我們首次擁有兩個獨立測量且精度足以進行比較的資料集。” 她也曾是普朗克團隊的成員，她說很高興發現這兩個實驗的哈勃常數預測值一致到 0.3% 以內。
普林斯頓大學的理論物理學家保羅·斯坦哈特說，ACT 和普朗克在哈勃常數上達成一致是“一個真正重要的里程碑”。他補充說：“我對新資料的質量及其分析印象深刻。”
伊利諾伊州芝加哥大學的天文學家、標準燭光先驅溫迪·弗裡德曼說：“擁有獨立的檢查總是好的，我認為這確實提供了這一點。” 馬里蘭州巴爾的摩市約翰·霍普金斯大學的天文學家亞當·里斯領導了許多關於標準燭光的尖端工作，他說 ACT 資料與普朗克的一致性“令人欣慰”，並且“證明了實驗人員工作的質量和細緻”。
但哈勃常數的張力仍然存在。包括弗裡德曼領導的一個團隊在內的幾個團隊開發的技術可能會幫助解決這個問題。斯坦哈特認為，隨著實驗學家完善他們的方法，測量結果最終將趨於一致。
但里斯說，也許是宇宙學的標準模型錯了。“我的直覺是，有些有趣的事情正在發生。”
本文經許可轉載，並於 2020 年 7 月 15 日首次發表。