组图科学家是如何测出宇宙膨胀速率的 _组图

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Ia型超新星常被用作测量天体距离的“标准烛光” 。
【组图科学家是如何测出宇宙膨胀速率的】

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哈勃空间望远镜。
新闻背景
不久前，一个科学家小组利用美国宇航局斯皮策空间望远镜对造父变星进行的最新测量，最新计算得出哈勃常数的数值为74.3±2.1(km/s)/Mpc，Mpc为百万秒差距，是距离单位，1Mpc大约为326万光年。这个数值表示宇宙空间每增加326万光年的距离，星系远离的速度增加每秒74.3公里，误差在正负2.1公里。最新的计算结果把宇宙膨胀速率的不确定度降低到3%左右。
广义相对论原本包含宇宙膨胀结论
现代宇宙论有两大支柱，一个是爱因斯坦的广义相对论，另一个是哈勃定律。一个是纯理论，用一支笔通过广义相对论方程就可推导出宇宙膨胀结论；另一个是高超的测量技术，通过所谓“宇宙距离阶梯”测出遥远天体相对精确的距离，发现了宇宙的膨胀。
1916年，爱因斯坦提出广义相对论方程，当时的主流观点认为宇宙是稳定而静态的，因为没有人看到过宇宙变大或者缩小。为了保持宇宙的这种“稳态”，爱因斯坦人为地在广义相对论方程中加入了一项“宇宙常数”（宇宙项），以平衡万有引力带来的收缩倾向。
早在发现哈勃定律7年前的1922年，一位俄国数学家和物理学家阿列克谢・弗里德曼根据广义相对论进行理论研究，指出过宇宙有可能在膨胀。弗里德曼得到的理论结论是，宇宙要么膨胀，要么收缩，是“动态的” 。然而，爱因斯坦却坚决不同意弗里德曼的观点。直到哈勃发现哈勃定律之后，爱因斯坦不得不遗憾地承认，在方程中额外加入一个宇宙常数是他“一生中所犯的最大错误” 。
完全依靠测量得出的哈勃定律
测量是天文学最基本的方法，现代宇宙论就开始于哈勃对星空的测量。测量星空可不是一件简单的事情。实际上，仰望夜空，可以看见无数的星体，但是除了几颗行星之外，其他星体过于遥远，人类在地球上就像井底之蛙，感觉上这些星体好像都处在同样的距离，分不出远近，就像都镶嵌在一个遥远的球面上。
事实上，人们看到的恒星与我们地球之间的距离并不相同，有远有近。后来，天文学家掌握了实际测量天体距离的方法，了解了一部分恒星的准确位置，这才真正知道了银河系的结构，进一步又发现了河外星系（银河系以外的其他星系）的存在。美国天文学家哈勃正是在测量河外星系时，发现了河外星系正在远离我们而去，而且越远的星系离我们而去的速度越快，这说明宇宙正在膨胀。他进而提出了所谓的哈勃定律，即离我们越远的星系，背离我们向远处运动的速度越快，退行的速度与它们的距离成正比。用公式表示就是v=H0D，其中v是星系远离我们的速度，D是星系离我们的距离，H0是比例常数（v/D），也就是我们常说的哈勃常数。这个常数的倒数的单位是时间，表征宇宙的年龄，可见这个常数的重要意义了。
哈勃定律表明现在的宇宙是膨胀的，如果按时间倒推的话，原初的宇宙就“退缩”到一个点，这就是大爆炸宇宙论的出发点。哈勃定律是现代宇宙论的基?。?哈勃常数的精度也就决定了现代宇宙论的精确程度，对哈勃常数的测量也就成为现代宇宙论的核心问题之一。

组图 科学家是如何测出宇宙膨胀速率的

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