最新数据加深了宇宙扩张的谜团

一张新的早期宇宙地图强化了天文学中一个长期存在的难题，即宇宙膨胀的速度有多快。这些数据是用智利阿塔卡马沙漠的望远镜收集的，支持了之前对宇宙年龄、几何形状和演化的估计。但这一发现与测量星系相互分离的速度相冲突，并预测宇宙的扩张速度应该比目前观察到的要慢得多。

阿塔卡马宇宙学望远镜(ACT)绘制了宇宙微波背景(CMB)，即大爆炸的辐射“余辉”。这些发现基于2013年至2016年收集的数据，于7月15日以两份预印本发布在arxiv存储库上。

CMB辐射来自空间的各个方向，但并不是完全均匀的：它在天空中的变化表明，早期宇宙的不同区域在温度上略有不同，相差不到0.03开尔文。在过去的二十年里，宇宙学家使用这些微小的变化-连同他们称之为标准模型的既定理论-来计算宇宙结构和演化的一些关键特征，包括它的年龄和物质密度。

宇宙学家还使用这些变化来预测宇宙目前的膨胀速度，这一测量方法被称为哈勃常数，以美国天文学家埃德温·哈勃的名字命名。欧洲航天局的普朗克望远镜以前所未有的精度绘制了从2009年到2013年的整个CMB天空，这些数据被认为是CMB宇宙学的黄金标准。ACT的数据现在证明了普朗克的发现是正确的，并为哈勃常数产生了非常相似的值。

但这两个结果都不能与使用不同技术直接测量哈勃常数相匹配-这种差异已成为众所周知的哈勃常数张力。天文学家使用特定类型的恒星和超新星爆炸(统称为标准蜡烛)的亮度来计算膨胀率，他们发现星系相互冲离的速度大约比cmb地图预测的速度快10%。

许多研究人员曾希望，随着技术变得更加精确，差距将会缩小。相反，缩小每种类型研究的误差栏只会使不一致变得更加明显。

领导数据分析的英国卡迪夫大学宇宙学家Erminia Calabrese说，ACT是第一个可能挑战普朗克结果的CMB地面实验。该望远镜的设计和位置相对靠近赤道，使其能够比其他陆基或气球载望远镜绘制出更多CMB天空的地图，后者通常限于较小的区域。

卡拉布雷斯说，在大尺度上绘制天空图对于计算宇宙膨胀的关键参数至关重要。新泽西州普林斯顿大学(Princeton University)首席研究员苏珊娜·斯塔格斯(Suzanne Staggs)表示，ACT的另一个优势是，由于2013年的升级，它对CMB辐射的偏振进行了精确测量。偏振数据揭示了前景中的星系如何影响CMB的传播，并有助于使宇宙学测量更加精确。

卡拉布雷斯说：“我们第一次有了两个独立测量的数据集，并且有足够的精度进行比较。”她也是普朗克团队的成员，她说，发现两个实验的哈勃常数预测彼此的误差在0.3%以内，这让她松了一口气。

普林斯顿大学的理论物理学家保罗·斯坦哈特(Paul Steinhardt)说，ACT和普朗克就哈勃常数达成的协议是“一个真正重要的里程碑”。“新数据的质量及其分析给我留下了非常深刻的印象，”他补充道。

伊利诺伊州芝加哥大学的天文学家温迪·弗里德曼(Wendy Freedman)是标准蜡烛的先驱，她说：“有独立的检查总是很好的，我认为这真的提供了它。”亚当·里斯(Adam Riess)是马里兰州巴尔的摩约翰·霍普金斯大学(Johns Hopkins University)的天文学家，他领导了许多关于标准蜡烛的尖端工作。他表示，ACT数据的一致“令人放心”，“证明了实验者工作的质量和细心”。

但是哈勃望远镜上的张力仍然是恒定的。由几个团队开发的新技术，包括弗里德曼领导的一个团队，可以帮助解决这个问题。斯坦哈特相信，随着实验者完善他们的方法，测量结果最终会收敛。

但是里斯说，也许是宇宙学的标准模型可能是错误的。“我的直觉是，有一些有趣的事情正在发生。”