关于宇宙膨胀速度的长期争论变得更加根深蒂固。对大麦哲伦星云（银河系的卫星星系）中恒星的最新和更精确的测量，只会加强两种独立计算膨胀率的方法之间的差异。
这种僵局可能很快会迫使宇宙学家重新审视宇宙学的“标准模型”，该模型告诉我们宇宙的组成（辐射、普通物质、暗物质和暗能量）以及宇宙随时间演化的方式。
大约五年以来，两个项目一直就哈勃常数（H0）的值，即宇宙膨胀的速度存在分歧。一个项目依赖于对宇宙微波背景（CMB）的研究，宇宙微波背景是宇宙大爆炸后不久弥漫宇宙的热稠密等离子体的遗迹余辉。另一个项目使用更多“局部”测量的混合物，这些测量构成了所谓的宇宙距离阶梯。
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攀登距离阶梯
阶梯的第一个阶梯之一是由对脉动恒星（称为造父变星）的天文测量组成，这些造父变星要么在银河系中，要么在邻近的麦哲伦星云中。这些恒星的周期性脉动与其光度之间存在相关性，这使它们成为衡量星系间距离的极佳“标准烛光”。随后的阶梯依赖于其他更明亮的标准烛光。这些不同的数据集共同构成了宇宙距离阶梯，微小的误差可能会累积起来扭曲测量结果。
上周，华沙波兰科学院尼古拉斯·哥白尼天文中心的Grzegorz Pietrzyński和他的同事报告了有史以来对大麦哲伦星云（LMC）距离的最精确估计。他们使用20个称为分离食双星的恒星系统来计算到LMC的距离，发现该距离为49.59千秒差距（1千秒差距等于3,261.56光年，使LMC略低于162,000光年）。
约翰·霍普金斯大学诺贝尔奖得主Adam Riess是超新星、H0、暗能量状态方程（SH0ES）项目的负责人，他一直在等待这些结果。“为了预期这一点，我们一直在使用哈勃太空望远镜直接观测大麦哲伦星云中的造父变星，”Riess说。对于这些测量，他们依赖于一种新的陀螺控制技术，以比以前更有效地引导和指向望远镜。这种方法与Pietrzyński对LMC距离的精确估计相结合，帮助SH0ES团队改进了他们对造父变星周期性-光度关系的校准。
然后，Riess和他的团队攀登到宇宙阶梯的下一个阶梯。他们之前曾使用哈勃望远镜研究附近的星系，这些星系既有造父变星，也有某些类型的超新星。研究人员使用新的造父变星数据来更好地校准超新星，并使用它来估计仅包含超新星的更远星系的距离。该团队还使用了对局部宇宙的其他观测——重点关注来自星系NGC 4258中超大质量黑洞周围的信标状发射，以及对银河系中造父变星的其他精确测量——以进一步锐化跨越广阔星系间范围的造父变星和超新星距离估计，并估计H0。
在结合这些测量结果后，SH0ES的H0值为每秒每百万秒差距 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结果，这表明单点故障变得不太可能，”英格兰萨塞克斯大学的宇宙学家Antony Lewis说，他不是SH0ES团队的成员。”
背景分歧
最新的SH0ES结果是首次使用同一架望远镜——哈勃望远镜——研究大麦哲伦星云中的造父变星和超新星宿主星系中的造父变星。以前，使用不同的望远镜来研究LMC中的造父变星和超新星宿主中的造父变星——望远镜之间的系统差异导致距离估计的更大不确定性。“现在我们已经迈出了这一步，哈勃常数的总体不确定性已降至1.9%，”Riess说。这低于之前2.4%的不确定性。
因此，H0的测量值仍然与另一个估计值相矛盾——但现在显著性比不确定性大4.4倍。这种独立的冲突估计值来自欧洲航天局的普朗克卫星，该卫星在2009年至2013年期间研究了CMB。CMB在大爆炸后约38万年，在所谓的复合时代发射，宇宙学家通常使用CMB来计算宇宙的大小、年龄、组成、演化等等。
对于普朗克对H0的测量，该卫星对CMB光子在天空中的温度微小变化进行了精确测量，确定了所谓热点的角尺寸，这通过一系列不亚于宇宙距离阶梯的假设，与早期宇宙的膨胀率相关。然后，普朗克团队成员使用这些测量结果计算出H0的估计值，约为67.4。
走向新的宇宙学？
哈佛大学研究员、激光干涉引力波天文台 (LIGO) 合作组织的成员Hsin-Yu Chen对新的SH0ES结果印象深刻。“这是一项更细致的研究，很高兴看到更多支持这种差异，”她说。但“它仍然非常令人困惑，和以前一样。”
Chen和她的同事一直在致力于使用来自双中子星合并的数据计算H0，这些数据可以由LIGO和其他望远镜同时观测到。迄今为止，在2017年8月进行了一次这样的探测，LIGO团队估计H0约为70，但该估计的不确定性足以容纳普朗克和SH0ES的结果。
这种情况可能很快就会改变。Chen说，五年后，LIGO应该会看到大约50个这样的事件，足以产生精度为2%的H0估计值。“这是一种完全独立的方法。它与SH0ES或普朗克都无关，”Chen说。“看看我们从这次测量中得到什么将会非常有趣。”
如果LIGO的数字最终支持SH0ES，那么普朗克对H0估计的假设将不得不受到质疑。
普朗克合作组织的成员Lewis认为，普朗克的估计可能会改变并更接近SH0ES有两个原因：要么早期宇宙的物理学是不同的，以某种方式改变了对CMB热点角尺寸的预测，要么宇宙最近的演化与宇宙学标准模型预测的并不完全相同。
任何一种情况都需要对标准模型进行重大修订，但根据Lewis的说法，对宇宙近期演化的调整很难与其已知的大尺度结构和看似可靠的超新星观测结果相协调。
““令人兴奋的是，如果这种差异是由于复合之前的新的物理学造成的，那么它几乎肯定会具有独特的特征，”Lewis说。这些特征将显示在CMB的更精细细节中——下一代CMB望远镜，如即将到来的西蒙斯天文台，可能会看到这些特征。”
Riess也认为，这种差异指向了宇宙学家的标准模型。“在某个时候，你必须开始说宇宙在宇宙学模型中，在宇宙的组成或暗物质或暗能量的某些特征中，还有另一个皱纹——[这]也可能解释这一点，”他说。“你必须认真考虑一下。”