在宇宙學領域，有一個數(shù)字引發(fā)了巨大的爭議，這個數(shù)字就是哈勃常數(shù)（H?），它決定了我們的宇宙究竟膨脹得有多快。然而，兩種主要被用來測量哈勃常數(shù)的方法，卻產(chǎn)生了不盡相同的結果。

現(xiàn)在，一個國際研究團隊在《科學》和《天體物理學雜志》上發(fā)表了兩篇新的論文，描述了他們采用一種新的方法測量了哈勃常數(shù)。這種方法涉及到由一顆爆炸的恒星發(fā)出的光在抵達地球前，在膨脹的宇宙中經(jīng)歷了多條蜿蜒的路徑。

新研究所測得的哈勃常數(shù)結果為66.6km/s/Mpc（Mpc是百萬差距秒，這個數(shù)值意味著距離地球百萬秒差距的星系正在以66.6km/s的速度遠離我們），這一結果與兩種主要方法中的其中一種非常接近。

這是否意味著，爭論已經(jīng)解決？或許答案沒有這么簡單，要回答這個問題，讓我們從上世紀初開始說起。

  標準燭光與膨脹的宇宙  

大約在1908年，天文學家亨麗愛塔·勒維特（Henrietta Leavitt）發(fā)現(xiàn)了一種測量造父變星的內稟亮度的方法。造父變星的亮度會呈規(guī)律的周期變化，勒維特指出其內稟亮度與這個周期的長度有關。

根據(jù)勒維特發(fā)現(xiàn)的定律，科學家使用造父變星作為“標準燭光”。這是一些已知內稟亮度的天體，可以被用于計算距離。

標準燭光是如何運作的呢？我們可以用路邊的路燈來做類比。假如你現(xiàn)在站在一條又長又黑的街道上，只有幾根路燈立在路邊，每個路燈都有相同的燈泡，這些燈泡都具有相同的功率。你會發(fā)現(xiàn)，離你更遠的路燈看起來比近的暗一些，因為根據(jù)光的平方反比定律，光的亮度會隨著距離衰減。

現(xiàn)在，如果你能測出每個路燈對你來說有多亮，并且你已經(jīng)知道它應該有多亮，你就能算出每個路燈距離你多遠。

1929年，埃德溫·哈勃（Edwin Hubble）在其他星系中發(fā)現(xiàn)了許多這樣的造父變星，并測量了它們的距離。根據(jù)測量結果，他發(fā)現(xiàn)遙遠的星系正離我們遠去，距離我們越遙遠的星系，遠離我們的速度就越快。這讓他確定，我們的宇宙正在膨脹！

  不同的方法產(chǎn)生不同的結果  

標準燭光是一種強大的測量方法，它使天文學家得以測量浩瀚的宇宙。一直以來，天文學家都在尋找不同的、可以被更好地測量、且能夠在更遠的距離上看到的燭光。

近年來，一些項目開始測量一些離地球更遠的天體，比如由諾獎得主Adam Riess領導的SH0ES項目就利用造父變星和一種名為Ⅰa型超新星的爆炸恒星，用作標準燭光。他們測量出哈勃常數(shù)約為73 km/s/Mpc。

而另一種方法是使用宇宙微波背景（CMB）來測量哈勃常數(shù)。我們知道，宇宙大爆炸發(fā)生于大約138億年前，自那之后，宇宙便一直在膨脹，變得越來越大，也變得越來越冷。在大爆炸后的約38萬年，宇宙已經(jīng)冷卻到足以讓原子形成，使光子開始自由地傳播，形成了CMB輻射。今天，CMB輻射仍然彌漫于整個宇宙之中，但其波長早已被拉到微波波段。目前，由普朗克衛(wèi)星通過CMB測得的哈勃常數(shù)值是67.4 km/s/Mpc。

這兩種測量結果相差約9%，這一巨大的差異被天文學家稱為哈勃常數(shù)爭議。因此，天文學家一直試圖能夠找到新的測量技術來解決這一爭議。

  一種新的方法：引力透鏡  

在新的工作中，研究人員使用了一種新的方法——引力透鏡效應，來測量宇宙的膨脹速率。

2014年，研究人員發(fā)現(xiàn)了同一顆名為Refsdal超新星的爆炸恒星的多個圖像。這是第一次觀測到這種“透鏡”超新星。

為了對哈勃常數(shù)進行新的計算，天文學家分析了一顆名為雷夫斯達爾的超新星多次出現(xiàn)的光。這顆超新星位于圖像中心明亮的星系團的后面。在這張圖中，白色箭頭指向的4個黃點便是雷夫斯達爾超新星，每個黃點都代表這顆超新星的一個單獨成像。（圖/NASA, ESA, AND T. TREU (UCLA), P. KELLY (UC BERKELEY) AND THE GLASS TEAM; S. RODNEY (JHU) AND THE FRONTIERSN TEAM; J. LOTZ (STSCI) AND THE FRONTIER FIELDS TEAM; M. POSTMAN (STSCI), AND THE CLASH TEAM; AND Z. LEVAY (STSCI)）

這是怎么發(fā)生的？超新星的光向四面八方發(fā)射，當它穿過一個被巨大的星系團的引力場所扭曲的空間時，光的路徑會發(fā)生一些彎曲，最終，它會通過多條路徑抵達地球。圖像中的每一個Refsdal超新星，都是沿著宇宙中的不同路徑抵達地球的。

想象一幅三列火車同時離開同一個車站的場景，其中一列直達下一站，第二列經(jīng)過山脈進行了一場長途旅行，第三列經(jīng)過了海岸。他們有著相同的起始站和終點站，但行程卻各不相同，所以它們雖然在同一時間離開，卻會在不同的時間到達。

與之類似，透鏡圖像顯示的是同一顆超新星，這顆超新星在某個特定的時間點爆炸，但它的光經(jīng)過了不同的路徑，形成了不同的圖像。所以，研究人員要記錄每一次超新星抵達地球的時間，比如在這顆超新星于2014年出現(xiàn)之后，研究人員預測在2015年將出現(xiàn)另一張它的圖像，結果是他們的確在2015年觀測到了這張圖像。

通過觀察超新星每次出現(xiàn)的時間，研究人員就能測量它們旅行所用的時間，進而測得宇宙在圖像這段傳輸過程中，膨脹了多少。

  爭議平息了嗎？  

新的方法為宇宙的膨脹速率提供了一個獨特的測量。利用這種測量方式，研究人員測得的哈勃常數(shù)為66.6km/s/Mpc，與使用宇宙微波背景測量的結果更為接近。然而，根據(jù)它所在的位置，應該更接近造父變星和超新星的測量值才對。

新的測量結果為爭議畫上句點了嗎？還不能。不過，雖然我們還不能說它平息了這場爭議，但它的確提供了一些別的線索，也給天文學家?guī)砹烁嘁伎嫉膯栴}。