首次对宇宙膨胀率的测量成为长期争论的焦点

由于来自放大，倍增成像超新星的数据，由明尼苏达大学双城分校研究人员领导的研究小组成功地使用了一种首创的技术来测量宇宙的膨胀率。他们的数据提供了对该领域长期争论的见解，可以帮助科学家更准确地确定宇宙的年龄并更好地了解宇宙。

这项工作分为两篇论文，分别发表在《科学》和《天体物理学杂志》上。

在天文学中，宇宙膨胀有两种精确的测量，也称为“哈勃常数”。一个是根据附近对超新星的观测计算得出的，第二个使用“宇宙微波背景”，即大爆炸后不久开始在宇宙中自由流动的辐射。

然而，这两个测量结果相差约10%，这引起了物理学家和天文学家的广泛争论。如果两个测量结果都是准确的，那就意味着科学家目前关于宇宙构成的理论是不完整的。

“如果新的独立测量证实了哈勃常数的两个测量之间的分歧，它将成为我们对宇宙理解的盔甲上的一个裂缝，”两篇论文的第一作者，明尼苏达大学物理与天文学学院助理教授帕特里克凯利说。

“最大的问题是，一个或两个测量是否存在问题。我们的研究通过使用一种独立的、完全不同的方法来测量宇宙的膨胀率来解决这个问题。

明尼苏达大学领导的团队能够使用凯利在2014年发现的超新星的数据来计算这个值 - 这是有史以来第一个多重成像超新星的例子，这意味着望远镜捕获了同一宇宙事件的四张不同图像。发现后，世界各地的团队预测这颗超新星将在2015年重新出现在一个新的位置，明尼苏达大学的研究小组发现了这张额外的图像。

这些多幅图像的出现是因为超新星被星系团引力透镜，这种现象是来自星系团的质量弯曲并放大光。通过使用2014年和2015年图像出现之间的时间延迟，研究人员能够使用挪威天文学家Sjur Refsdal在1964年开发的理论来测量哈勃常数，该理论以前不可能付诸实践。

凯利说，研究人员的发现并没有绝对解决争论，但他们确实提供了对问题的更多见解，并使物理学家更接近于获得最准确的宇宙年龄测量结果。

“我们的测量有利于宇宙微波背景的值，尽管它与超新星值没有强烈的分歧，”凯利说。“如果对未来超新星的观测也受到星团的引力透镜产生类似的结果，那么它将确定当前超新星值的问题，或者我们对星系团暗物质的理解。

使用相同的数据，研究人员发现，目前一些星系团暗物质模型能够解释他们对超新星的观测。这使他们能够确定星系团中暗物质位置的最准确模型，这是一个长期困扰天文学家的问题。