一张新的早期宇宙地图加剧了天文学中关于宇宙膨胀速度的长期难题。智利阿塔卡玛沙漠中的望远镜收集的数据支持了先前对宇宙年龄、几何形状和演化的估计。但这些发现与星系彼此飞离速度的测量结果相冲突，并预测宇宙的膨胀速度应该明显低于目前的观测结果。
阿塔卡玛宇宙学望远镜 (ACT) 绘制了宇宙微波背景 (CMB) 图，这是宇宙大爆炸的辐射“余晖”。这些基于 2013 年至 2016 年收集的数据的发现于 7 月 15 日发布在 arXiv 知识库上的两篇预印本中。
CMB 辐射来自空间的各个方向，但它并非完全均匀：它在天空中的变化揭示了早期宇宙的区域在温度上略有不同，差异小于 0.03 开尔文。在过去的二十年中，宇宙学家利用这些微小的变化——以及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，包括其年龄和物质密度。
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宇宙学家还使用这些变化来预测宇宙当前的膨胀速度，这一指标以美国天文学家埃德温·哈勃的名字命名，称为哈勃常数。
欧洲航天局的普朗克望远镜 以前所未有的精度绘制了整个 CMB 天空图，其观测结果被认为是 CMB 宇宙学的黄金标准。ACT 数据现在证实了普朗克的发现，并为哈勃常数得出了非常相似的值。
但这两个结果都与哈勃常数的直接测量结果不符——这种差异已被称为哈勃常数张力。天文学家使用特定类型恒星和超新星爆炸的亮度（统称为标准烛光）来计算膨胀率，发现星系彼此远离的速度比 CMB 地图预测的快大约 10%。
许多研究人员曾希望，随着技术变得更加精确，差距会缩小。然而，缩小每种研究类型的误差范围只会使不一致性更加显着。
英国卡迪夫大学的宇宙学家埃米尼亚·卡拉布雷塞说，ACT 是第一个可能挑战普朗克结果的地面 CMB 实验，她领导了数据分析。望远镜的设计和位置（恰好在热带地区内）使其能够比其他地面或气球载望远镜绘制更多的 CMB 天空图，这些望远镜通常仅限于较小的区域。
卡拉布雷塞说，大规模绘制天空图对于计算宇宙膨胀的关键参数至关重要。ACT 的另一个优势是，2013 年的升级使其能够精确测量 CMB 辐射的偏振，新泽西州普林斯顿大学的首席研究员苏珊娜·斯塔格斯说。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。
卡拉布雷塞说：“我们首次拥有两个独立测量且精度足以进行比较的数据集。” 她也曾是普朗克团队的成员，她说很高兴发现这两个实验的哈勃常数预测值一致到 0.3% 以内。
普林斯顿大学的理论物理学家保罗·斯坦哈特说，ACT 和普朗克在哈勃常数上达成一致是“一个真正重要的里程碑”。他补充说：“我对新数据的质量及其分析印象深刻。”
伊利诺伊州芝加哥大学的天文学家、标准烛光先驱温迪·弗里德曼说：“拥有独立的检查总是好的，我认为这确实提供了这一点。” 马里兰州巴尔的摩市约翰·霍普金斯大学的天文学家亚当·里斯领导了许多关于标准烛光的尖端工作，他说 ACT 数据与普朗克的一致性“令人欣慰”，并且“证明了实验人员工作的质量和细致”。
但哈勃常数的张力仍然存在。包括弗里德曼领导的一个团队在内的几个团队开发的技术可能会帮助解决这个问题。斯坦哈特认为，随着实验学家完善他们的方法，测量结果最终将趋于一致。
但里斯说，也许是宇宙学的标准模型错了。“我的直觉是，有些有趣的事情正在发生。”
本文经许可转载，并于 2020 年 7 月 15 日首次发表。