臺北市立天文科學教育館

近年來，哈伯和韋伯太空望遠鏡讓我們對宇宙有了更深入的了解，並發現了許多驚人的事物，而其中一個重要的研究便是對哈伯常數的推導。最近的一篇論文宣稱韋伯太空望遠鏡驗證了哈伯太空望遠鏡之前的研究結果，準確測量了這個常數的數值。哈伯常數是宇宙學中的基本參數，定義了宇宙的膨脹速率。它以遙遠星系遠離我們的速度來定義地球與遙遠星系之間的關係。1929年，哈伯在觀察遙遠星系的光譜時，首次提出這個概念。哈伯常數的單位是公里/秒/每百萬秒（km/s/Mpc）差距，表示星系每單位距離遠離我們的速度。這個常數一直是科學界爭論的焦點，獲得準確的數值是決定宇宙年齡、大小和命運的關鍵。

研究團隊使用韋伯望遠鏡來探討之前使用造父變星和Ia型超新星距離尺度的結果，這種方法用於建立宇宙中各種天體之間的距離，因為造父變星和Ia型超新星的實際亮度是非常精確的「標準燭光」，透過測量它們在地球上的視亮度，再將其與實際亮度進行比較，就可以計算出它們的距離。

圖說：天文學家用來測量哈伯常數的3個步驟，並達到前所未有的精確度，將總不確定性降低至2.3%。這些測量簡化並加強了宇宙距離尺度的建構，最新的哈伯研究將分析的造父變星的數量擴展到了銀河系中，比之前的結果遠10倍的距離。圖片來源： NASA, ESA, A. Feild (STScI), and A. Riess (STScI/JHU)

近幾十年來，科學家們使用各種不同的儀器和觀測方法希望能精確地測定哈伯常數。例如，使用宇宙微波背景輻射以及前述利用造父變星和超新星事件的研究結果，這些結果提供了一個範圍，也就是所謂的「哈伯張力」（Hubble Tension）。最近使用韋伯太空望遠鏡希望能微調並驗證先前的工作。要使用造父變星和超新星距離尺度來確定哈伯常數，必須觀察到足夠多的造父變星和超新星，這極具挑戰，特別是造父變星範圍內超新星的樣本量。研究團隊也探索了其他能夠確定哈伯常數的技術，例如研究哈伯太空望遠鏡對星系中最亮紅巨星分支恆星光度的資料，這也可以用作標準燭光；或是某些富含碳的恆星光度也是另一種技術。

研究團隊的結論是，當結合所有韋伯的量測結果，包括對超新星數據的低樣本進行校正後，哈伯常數的值為72.6 ± 2.0 km/s/Mpc，這與哈伯太空望遠鏡綜合數據測定的72.8 km/s/Mpc的結果相似。雖然要達到與哈伯的超新星樣本量還需要更多年和更多的研究，但交叉檢查顯示，我們終於接近於獲得一個準確的哈伯常數。相關研究成果將發表於《The Astrophysical Journal》期刊上。（編譯／趙瑞青）

資料來源：Universe Today