韋伯望遠鏡揭示宇宙膨脹之謎，挑戰現有宇宙學模型
詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）自發射兩年來，已對宇宙的擴張提供了驚人的新觀察數據，這些數據可能顛覆了我們對宇宙標準模型的理解。這個由詹姆斯·韋伯望遠鏡提供的新發現加深了被稱為哈勃張力的矛盾，這是一個關於宇宙膨脹速率的爭議。
約一個世紀前，天文學家埃德溫·哈勃首次發現了宇宙像氣球一樣的膨脹，以及所有星系互相遠離的加速趨勢。這一發現導致了我們對宇宙起源的現行最佳理解——大爆炸理論。
但在過去十年中，宇宙膨脹速率（哈伯常數H0）的測量數據根據觀察位置的不同而顯著變化。現在，詹姆斯·韋伯望遠鏡在發射兩周年之際，以驚人的精準新觀測數據鞏固了這一差異，這些數據威脅著要顛覆宇宙學的標準模型。
新的物理理論需要修正甚至取代這個已有40年歷史的理論，目前正是眾多天文學家和物理學家的討論話題。
約翰霍普金斯大學天文學教授亞當·里斯領導了這次詹姆斯·韋伯望遠鏡的新測量工作。里斯是2011年諾貝爾物理學獎得主，他在1998年發現了推動宇宙加速膨脹的神秘力量——暗能量。
能檢測100倍暗物質 對紅外光更敏感
這一發現使宇宙學家們不得不重新思考。據倫敦大學學院天文學教授奧弗·拉哈夫所言，目前大多數人同意宇宙的現在組成是5%的普通原子物質、25%的冷暗物質和70%的暗能量。然而，我們對後兩者的了解仍然非常有限。
更讓宇宙學家們頭痛的是，根據不同的天文物理學方法，宇宙似乎以不同的速度膨脹，這一矛盾被稱為「哈伯張力」。那些觀察早期宇宙的方法顯示它的膨脹速度比Lambda-CDM模型預測的要快得多。
哈勃空間望遠鏡對銀河系最近的鄰居大麥哲倫雲的觀測結果，顯示出一個不可能高的膨脹率，與普朗克測量相比高達74公里秒速/百萬秒差距。
因此，當詹姆斯·韋伯望遠鏡在2021年12月發射時，它將有望解決這一差異。詹姆斯·韋伯望遠鏡的鏡面直徑幾乎是哈伯望遠鏡的三倍，它更能檢測到哈伯望遠鏡無法看到的100倍暗淡物體，而且在紅外光譜範圍內的敏感度也遠遠超過哈伯望遠鏡。
儘管目前看來哈勃張力可能難以解決，但宇宙學家們仍然在尋找答案。即將到來的宇宙微波背景實驗，如南極的CMB-S4項目和智利的西蒙斯天文台，正在尋找早期宇宙輻射中的極為精確測量線索。其他人將關注歐洲太空總署的歐克理德太空望遠鏡所產生的暗物質地圖，或未來的暗能量光譜儀進行的暗能量調查。
然而，這些新發現對宇宙學的標準模型提出了前所未有的挑戰，宇宙學家們正在為理解這個謎團而努力。
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首圖來源：Getty Images cc By4.0
圖片來源：University of Bonn cc By4.0
參考出處：
1.James Webb Space Telescope: Origins, design and mission objectivesLifeScience
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