宇宙扩张速度究竟有多快？

故事 07-11 来源：天文在线

维斯托•斯里弗尔（Vesto Slipher）在二十世纪初对漩涡星云（spiral nebulae）的观测使他得出了一个结论：除少数例外（如仙女座），大多数旋涡星云都在逐渐远离地球。

哈勃在仙女座发现造父变星（Cepheid variable stars），1925年，他证实旋涡星云实际上是单独的星系。

这些有规律闪烁的恒星遵循着一种周期-光度规律（period-luminosity law）：本质上，光变周期越长，恒星越亮。这使得确定它们与我们之间的距离成为可能。

哈勃发现仙女座太远了因而不可能是我们星系的一个部分，这证实了其他天文学家此前怀疑的：旋涡星云实际上是其他星系。

乔治•勒梅特使用斯里弗尔和其他人的数据，在1927年试着断定了星系越远，就越快地急速远离我们。

然而，他以法语发表论文，并没有受到大范围的关注。1929年，哈勃（使用更好的数据）独立刊出相同联系，并通常被认为发现了现在所称的哈勃定律（Hubble’s Law）。

他用等式v = Hod表示这一定律，v是以千米每秒计算的星系速度，而d是星系与地球的兆秒差距距离，1兆秒差距是3.25百万光年。

Ho 是以千米每秒每兆秒差距为单位的常数。

在地球和星系的距离每增加一个兆秒差距，以千米每秒为单位的星系速度就会增加一个常数量。

这个速度并非星系在宇宙间穿行的速度，而是星系本身扩张的程度。

测定Ho 的精确值是困难的，这主要由于测量星系距离中的不确定性。因为距离计算中的错误，哈勃最初给出的值是500 km/s/Mpc，但天文学家们很快将其缩小到50到100 km/s/Mpc之间的某个值。

目前，天文学家们有两个相冲突的Ho值。一个密集型项目使用哈勃望远镜，通过观测造父变星确定那些遥远星系的距离，并将此值设定为73.8 +/- 2.4 km/s/Mpc。

但这个值略不同于基于普朗克望远镜（Planck spacecraft）对宇宙微波背景（CMB）的测量所得到的值：67.80 +/- 0.77。天文学家尚不清楚为什么存在这一差异。

相关知识

在物理宇宙学里，哈勃–勒梅特定律指遥远星系的退行速度与它们和地球的距离成正比。这条定律原先称为哈勃定律，以证实者埃德温·哈勃的名字命名；2018年10月经国际天文联合会表决通过更改为现名，以纪念更早发现宇宙膨胀的比利时天文学家乔治·勒梅特。

宇宙加速膨胀是宇宙的膨胀速度越来越快的现象。以天文学术语来说，就是宇宙标度因子a(t) 的二次导数是正值，这意味着星系远离地球的速度，随着时间演进，应该会持续地增快。这速度是哈勃定律里所提到的退行速度。于1998年观测Ia超新星得到的数据，提示宇宙的膨胀速度正在加快。物理学者索尔·珀尔马特、布莱恩·施密特与亚当·里斯“透过观测遥远超新星而发现了宇宙加速膨胀”，因此，共同荣获2006年邵逸夫天文学奖与2011年诺贝尔物理学奖。

造父变星的成员是一种非常明亮的变星，其变光的光度和脉动周期有着非常强的直接关联性。造父变星是建立银河和河外星系距离标尺的可靠且重要的标准烛光。