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7月4日-8日，由中國科學(xué)院理論物理研究所（以下簡稱理論物理所）主辦的第23屆國際廣義相對論和引力會議在京開幕。作為國際引力界三年一度的學(xué)術(shù)盛會，該會議首次在中國召開，本次會議采取線上線下相結(jié)合的方式舉行，其中線下部分由長三角物理研究中心承辦。
7月7日上午9點，美國約翰霍普金斯大學(xué)教授、2011年諾貝爾物理學(xué)獎獲得者Adam Riess（以下譯作亞當(dāng)·里斯）作題為《來自宇宙膨脹的驚奇發(fā)現(xiàn)》的公眾報告。報告由理論物理研究所黨委書記、所長蔡榮根院士主持。
亞當(dāng)·里斯首先介紹了去年年底由哈勃空間望遠(yuǎn)鏡（HST）、SH0ES和Pantheon+ 等3個團(tuán)隊聯(lián)合給出的對哈勃常數(shù)局域測量到目前為止最精確的結(jié)果。他以此引出了“哈勃常數(shù)危機(jī)”。
亞當(dāng)·里斯表示，利用局部距離階梯方法可對哈勃常數(shù)進(jìn)行模型無關(guān)的直接測量。局部距離階梯方法包含了三段距離階梯，第一段距離階梯利用三角視差法、脈澤星和分離的食雙星等幾何錨定分別測量銀河系、NGC4258和大麥哲倫星系內(nèi)的造父變星的距離。然后利用這些已經(jīng)定標(biāo)的造父變星，在第二段距離階梯上測量37個同時存在造父變星和超新星的宿主星系內(nèi)共42顆Ia型超新星的距離。最后利用這些已經(jīng)定標(biāo)的Ia型超新星，在第三段距離階梯上測量處于哈勃流上的277顆Ia型超新星的距離。利用這些Ia型超新星的距離和紅移關(guān)系，我們就可以直接測量哈勃常數(shù)。
不過，這三段距離階梯測量過程中會遇到怎樣的測量誤差和系統(tǒng)誤差？亞當(dāng)·里斯一一進(jìn)行了分析，并對系外造父變星是否和我們銀河系內(nèi)的造父變星性質(zhì)類似、哈勃空間望遠(yuǎn)鏡對造父變星的測光是否可靠、造父變星的聚集背景是否會損害哈勃常數(shù)的測量準(zhǔn)確度、造父變星的金屬豐度是否會損害哈勃常數(shù)的測量準(zhǔn)確度、造父變星和紅巨星支頂端的距離測量是否一致、距離階梯測量的不同錨定是否一致、我們是否生活在一個巨大的空洞中、距離階梯末端的Ia型超新星會有什么不同嗎、我們能夠通過改變每個宿主星系內(nèi)的塵埃消光律來解決哈勃常數(shù)危機(jī)等常見問題進(jìn)行了解答。
最后，亞當(dāng)·里斯指出，解決哈勃常數(shù)危機(jī)有兩種可能性，一種是存在超出標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型的新物理，另一種是局部測量存在某些未知的系統(tǒng)誤差。他特別提到，最近發(fā)射的詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡，和將來蓋亞衛(wèi)星和激光干涉引力波天文臺的新數(shù)據(jù)發(fā)布，以及即將發(fā)射的歐幾里得衛(wèi)星，都將對哈勃常數(shù)危機(jī)的最終解決帶來新的契機(jī)。
蔡榮根表示，亞當(dāng)·里斯教授近20年對哈勃常數(shù)堅持不懈的測量，特別是他所領(lǐng)導(dǎo)的SH0ES團(tuán)隊，借助距離階梯對哈勃常數(shù)的最新測量，與普朗克衛(wèi)星給出的宇宙學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型中的哈勃常數(shù)存在超過5個標(biāo)準(zhǔn)偏差，這對宇宙學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型提出了嚴(yán)肅的挑戰(zhàn)。
來自線上線下16萬余人次聆聽了本次報告，報告結(jié)束后，亞當(dāng)·里斯解答了觀眾提出的我們的宇宙是否可能是各向異性的，SH0ES組和CCHP組對紅巨星支頂端的距離測量為什么會有3%的不一致性，以及對最近有關(guān)Ia型超新星宿主星系的塵埃性質(zhì)的研究的看法等問題。
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