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天文与天体物理|宇宙学中的哈勃常数危机

汉斯出版社

2023-06-19

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导读：

本文简要介绍了哈勃常数危机以及相关研究进展。首先，我们阐述了一些测量哈勃常数的常用方法，然后展示了近二十年来哈勃常数的测量结果，证实了迄今为止哈勃常数危机是真实存在的。最后我们发现相关研究通过拓展理论模型做些小的修正，除了让模型参数的不确定度稍稍增大以外，并没有让高红移观测数据的中心值明显地接近近邻宇宙的局域直接测量值。

基本信息：

宇宙学中的哈勃常数危机

The Hubble Constant Tension in Cosmology

作者：

杨术银：西华师范大学物理与天文学院，四川南充；中国科学院新疆天文台，新疆乌鲁木齐；唐宇航：中国科学院新疆天文台，新疆乌鲁木齐；沙艾德•艾力：中国科学院新疆天文台，新疆乌鲁木齐；新疆大学物理科学与技术学院，新疆乌鲁木齐；杨晓峰*：中国科学院大学天文与空间科学学院，北京；刘雄伟：西华师范大学物理与天文学院，四川南充

关键词:

哈勃常数危机；距离阶梯；重子声学振荡；引力波；引力透镜

项目基金：

中国科学院率先行动“BR计划”择优入选项目(杨晓峰主持)

原文链接：

https://doi.org/10.12677/AAS.2022.103003

内容简介：

在汉斯出版社《天文与天体物理》期刊上，有论文首先介绍了几种常用的哈勃常数测量方式，包括距离阶梯、重子声学振荡、宇宙微波背景辐射、引力透镜和引力波等，然后对综合不同观测方法得到的观测数据进行了比较，即对比哈勃常数的不同测量方法得到的不同结果；同时分析了可能的原因，并简要介绍了研究者们提出的可能解决这一危机的各种方案。最后对哈勃常数危机这一难题进行了总结和展望。

引力透镜效应是由于背景源光线(或辐射)通过大质量天体(比如星系或星系团)时，由于引力引起的偏折或会聚现象。光线通过不同的路径，使得背景源在透镜周围形成多幅像，光源越远，像扭曲得越厉害，如图2所示。类星体的亮度常常变化，如果它在引力透镜下生成两个像，由于每个像的光走过的路程不同使得光到达地球的时间不同，利用时差就可以用来估计透镜距离。如果星系距离太远，暗到无法拍摄光谱，就可以用引力透镜来测量可观测宇宙学尺度上的时间延迟，从时间延迟推导出哈勃常数。

另一种非常具有潜力的方法是引力波观测，尤其是具有电磁对应物的引力波脉冲(称为标准汽笛)。研究者利用标准汽笛直接测量引力波源的光度距离和红移信息。目前观测到的引力波暴都在宇宙学尺度，例如目前观测到的双黑洞并合都发生在红移为z~(0.1~0.2)、双中子星的合并发生在z~0.01。预计在2030年投入使用的第三代地基引力波探测器，预言未来可以探测到红移为z~2甚至更高红移处的引力波暴事件。

1.韩永全. 继承和发展宇宙大爆炸理论——解析哈勃定律[J]. 汉斯预印本, 2019, 4(1): 1-8.

https://doi.org/10.12677/HANSPrePrints.2019.41034

2.樊森, 录天凤, 景浩盟, 宋涛, 李海花. 元宇宙——数字化转型的未来出口[J]. 交叉科学快报, 2022, 6(4): 63-71.

https://doi.org/10.12677/ISL.2022.64008

3.李弦. 元宇宙：发展数字经济的新锚点研究[J]. 社会科学前沿, 2023, 12(6): 2881-2885.

https://doi.org/10.12677/ASS.2023.126394

4.李宇山. 宇宙空间暴胀机制探讨[J]. 天文与天体物理, 2019, 7(3): 65-70.

https://doi.org/10.12677/AAS.2019.73007

5.陈相远. 宇宙质量缺失的一种理论猜想[J]. 现代物理, 2019, 9(6): 332-342.

https://doi.org/10.12677/MP.2019.96031

所属期刊

-Astronomy and Astrophysics-

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