NASA的哈勃太空望远镜完成了近30年的马拉松，校准了40多个时空“里程碑”，帮助科学家准确测量宇宙的膨胀速度——这是一项曲折的探索。
这组来自 NASA 哈勃太空望远镜的 36 张图像显示了这些特征星系，它们是造父变星和超新星的宿主。 这两种天体现象都是天文学家用来确定天文距离的重要工具，并被用来改进我们对哈勃常数（宇宙膨胀率）的测量。
这张照片中显示的星系（从顶行、左到底行、右）是：NGC 7541、NGC 3021、NGC 5643、NGC 3254、NGC 3147、NGC 105、NGC 2608、NGC 3583、NGC 3147、Mrk 1337、 NGC 5861, NGC 2525, NGC 1015, UGC 9391, NGC 691, NGC 7678, NGC 2442, NGC 5468, NGC 5917, NGC 4639, NGC 3972, , NGC 5584, M106, NGC 7250, NGC 337 0,NGC C 5728、NGC 4424、NGC 1559、NGC 3982、NGC 1448、NGC 4680、M101、NGC 1365、NGC 7329 和 NGC 3447。
图片来源：NASA、ESA、Adam G. Riess（STScI、JHU）
天文学家埃德温·哈勃 (Edwin ) 和乔治·勒马蒂 ( ) 在 20 年代开始研究宇宙的膨胀率。 1998年，这导致了“暗能量”的发现，这是一种加速宇宙膨胀的神秘排斥力。 近年来，借助哈勃和其他望远镜的数据，天文学家发现了另一个转折点：当地宇宙测量的膨胀率与大爆炸后的独立观测之间存在差异，预测了不同的膨胀值。
造成这种差异的原因仍然是个谜。 但哈勃的数据，其中包括各种充当距离标记的宇宙物体，支持了这样一种观点，即正在发生一些奇怪的事情，可能涉及全新的物理学。
马里兰州巴尔的摩太空望远镜科学研究所和约翰·霍普金斯大学的诺贝尔奖获得者亚当·里斯说：“通过望远镜和宇宙里程标记的黄金标准，可以最准确地测量宇宙的膨胀率。”
Reese 领导了一项研究宇宙膨胀率的科学合作项目，称为 SH0ES，是超新星、H0、暗能量状态方程的缩写。 “这就是哈勃太空望远镜所做的事情，使用我们所知道的最好的技术。这可能是哈勃的杰作，因为哈勃还有 30 年的时间才能将样本量增加一倍。”
里斯团队的论文将发表在《天体物理学杂志》的特别焦点期刊上，完成了对哈勃常数最大且可能是最后一次的重大更新。 新结果是之前宇宙距离标记样本的两倍多。 他的团队还重新分析了之前的所有数据，整个数据集现在包括 1000 多个哈勃轨道。
20 世纪 70 年代，美国宇航局 (NASA) 构想了大型太空望远镜。 花费巨额资金和非凡技术努力的主要原因之一是能够解析造父变星（）。 也就是说哈勃空间望远镜，在我们的银河系和外星系中观察到的周期性变亮和变暗的恒星。 自 1912 年天文学家亨丽埃塔·斯旺-莱维特 ( Swann-) 发现造父变星以来，造父变星一直是宇宙英里标记的黄金标准。 为了计算更远的距离，天文学家使用一种称为 Ia 型超新星的爆炸恒星。
当 NASA 在 20 世纪 70 年代构想建造一台大型太空望远镜时，其花费和非凡技术努力的主要理由之一是能够解析造父变星，即天空中周期性变亮和变暗的恒星。 在我们的银河系和外星系中可见。 自 1912 年天文学家亨丽埃塔·斯旺-莱维特 ( Swann-) 发现造父变星以来，造父变星一直是宇宙英里标记的黄金标准。 为了计算更远的距离，天文学家使用一种称为 Ia 型超新星的爆炸恒星。
这些物体结合起来在整个宇宙中形成了一个“宇宙距离阶梯”，这对于测量宇宙的膨胀率至关重要，被称为哈勃常数，以埃德温·哈勃的名字命名。 这个值对于估计宇宙的年龄至关重要，并为我们对宇宙的理解提供了基本测试。
1990 年哈勃发射后，两个团队对造父变星进行了第一组观测，以完善哈勃常数：温迪·弗里德曼 (Wendy )、罗伯特·肯尼科特 ( )、杰里米·莫德 ( Maud) 和马克·阿伦森 () 领导的 HST 关键项目，以及艾伦·桑德奇 (Alan ) 和他的合作者，他们使用造父变星作为里程碑标记来改进对附近星系的距离测量。 到本世纪初，研究团队宣布哈勃常数的精度达到10%哈勃空间望远镜，即72±8 km/MPa·s，“任务完成”。
2005年和2009年，哈勃望远镜加入了功能强大的新相机，开始了对哈勃望远镜的“第二代”持续研究，团队开始将数值精度提高到1%。 这是由 SH0ES 计划发起的。 使用哈勃的几个天文学家小组，包括 SH0ES，已经将哈勃常数收敛到 73±1 km/MPa sec。 虽然使用其他方法来研究哈勃常数问题，但不同的团队得出了接近相同的值。
SH0ES团队包括约翰·霍普金斯大学的长期领导者袁文龙博士、德克萨斯农工大学的Lucas 博士、STScI的 博士和杜克大学的Dan Si。 科利尼博士。 该项目旨在通过匹配从宇宙诞生之初遗留下来的宇宙微波背景辐射研究中推断出的哈勃常数的准确性来支撑宇宙。
ICREA和巴塞罗那大学ICC的宇宙学家Licia Vader博士在谈到SH0ES团队的工作时表示：“哈勃常数是一个非常特殊的数字。它可以用来进行从过去到现在的长期分析。端到端测试，测试我们对宇宙的理解，需要大量细致的工作。”
该团队使用哈勃望远镜测量了 42 个超新星里程碑标记。 哈勃记录了尽可能多的超新星来测量宇宙的膨胀，因为观察到它们以每年约 1 倍的速度爆炸。 “我们拥有哈勃在过去 40 年观测到的所有超新星的完整样本，”里斯说。 “就像百老汇音乐剧《俄克拉荷马》中歌曲《堪萨斯城》的歌词一样，哈勃“快点！”
奇怪的物理？
预计宇宙的膨胀速度比哈勃实际看到的要慢。 通过将宇宙标准宇宙学模型与欧洲航天局普朗克任务（该任务观测 138 亿年前留下的宇宙微波背景）的测量结果相结合，天文学家预测哈勃常数的较低值：67.5±0.5 km/MPa ·秒，而SH0ES团队的估计是73公里/兆帕·秒。
里斯表示，鉴于哈勃的样本量很大，天文学家因彩票运气不好而出错的几率只有百万分之一，这是物理学中严肃对待问题的常见门槛。 这一发现揭开了宇宙动态演化的美丽而清晰的图景。 天文学家无法解释本地宇宙的膨胀率与原始宇宙之间的脱节，但答案可能涉及宇宙的其他物理现象。
对于像里斯这样的宇宙学家来说，这些令人费解的发现更加令人兴奋。 三十年前，他们开始测量哈勃常数来衡量宇宙，但现在它变得更加有趣。 里斯补充道：“实际上，我并不关心膨胀是什么，但我喜欢用它来理解宇宙。”
美国宇航局的新型韦伯太空望远镜将建立在哈勃望远镜的能力之上，并以比哈勃望远镜所能看到的更远的距离或更清晰的分辨率显示这些宇宙里程碑标记。
哈勃太空望远镜是 NASA 和 ESA（欧洲航天局）之间的国际合作项目。 美国宇航局位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心负责管理这架望远镜。 位于马里兰州巴尔的摩的太空望远镜科学研究所（STScI）负责管理哈勃科学业务。 STScI 由位于华盛顿特区的天文学研究大学协会为 NASA 运营。
