近邻宇宙的膨胀速率或较以往预测为慢?基于星系群运动测算哈勃常数

https://www.dprenvip.com/wp-content/uploads/2026/04/hubble-constant-galaxy-groups-aip-2026-03-18-1-300×225-1.jpg已知宇宙自约138亿年前的大爆炸诞生以来,至今仍在持续膨胀,而“哈勃常数”是表征宇宙膨胀速度的关键指标。

现有研究显示,通过观测宇宙诞生初期的光——宇宙微波背景辐射(CMB)推导的早期宇宙哈勃常数约为67~68km/s/Mpc;另一方面,利用超新星爆发等直接观测近邻宇宙得到的数值约为73km/s/Mpc,两者存在明显偏差。

这一偏差被称为“哈勃张力”,其成因是测量方法误差还是未知物理规律,是现代宇宙论的核心谜团之一。

近期有研究指出,近邻宇宙中更靠近银河系的“局域宇宙”膨胀速度可能比此前估计更慢。发表于《天文学与天体物理学》(A&A)的两篇论文称,新方法测得的局域宇宙膨胀速度与早期宇宙观测值高度一致。

利用银河群运动的新方法:参与研究的莱布尼茨天体物理学研究所(AIP)介绍,研究团队摒弃了传统超新星爆发方法,转而关注膨胀宇宙中“银河群的运动”。银河群是由数至数十个星系组成的集合体,其内部及周边同时存在两种力:星系间的重力吸引与宇宙膨胀的斥力。通过详细分析这两种相反力的相互作用,可独立测定局域宇宙膨胀速度(哈勃常数),无需依赖超新星等传统标尺。

为绘制近邻矮星系的运动,研究团队采用了“红巨星分支尖端(TRGB)”指标的高精度距离数据。TRGB是相对轻质量恒星演化至晚年的阶段:内部积累的氦发生剧烈核融合反应(氦闪),恒星亮度达到峰值。此时恒星的固有亮度基本恒定,是测量星系距离的强力标尺。研究团队基于TRGB的精确距离与星系运动数据,通过精密分析重力与宇宙膨胀的平衡,同时算出银河群质量与哈勃常数。

需注意的是,TRGB测哈勃常数并非首次:此前曾利用TRGB更准确估算超新星亮度,得到约69.8km/s/Mpc的数值,略微缓解哈勃张力。本次研究以先行高精度距离数据为基础,升级为不依赖超新星的力学方法。

算出的哈勃常数约为64:研究对象为两个银河群——大熊座以M81、M82为中心的银河群,以及半人马座A与长蛇座M83为中心的银河群。分析结果显示,这些银河群周边的局域宇宙哈勃常数约为64km/s/Mpc,低于近邻宇宙标准值(约73km/s/Mpc),且与早期宇宙观测值高度接近。研究团队提示,哈勃张力的成因可能部分源于观测方法选择或局域环境。

副成果:解释银河群力学运动时,可能无需过去模拟假设的大量暗物质。未来计划:将该力学方法推广至更广宇宙。本次成果有望推动哈勃张力问题解决,以及宇宙暗物质总量的精确测定。

文/索拉诺崎 编/sorae编辑部

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参考文献与来源:1. AIP:新方法揭示局域宇宙膨胀更慢;2. Faucher等:从红巨星分支尖端距离测定半人马座A与M83的哈勃常数及质量(《天文学与天体物理学》);3. Wagner等:双星芭蕾:绘制M81、M82周边局域膨胀(《天文学与天体物理学》)

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