有关宇宙扩展的一些基本事实，人类依然还不清楚

自从人类确认宇宙正在扩展以来，距现在已有100年的时间了。但是我们仍在为一个基本事实而苦苦挣扎——「扩张的速度是多少」？科学家也试图测量此值的关键数字，最终却得到了不同的答案。这个问题的后果可能会大大改变我们对宇宙的认知。

早在1929年，天文学家埃德温·哈勃利用对银河系的观测表明，它们的速度跟它们与我们的距离之间存在相关性。当距离越远时，它们似乎越快从我们的银河系中退缩。广义相对论当时只有大约十年半的时间，对此发现有明确的理论解释，即时空不是静态的，它在不断膨胀，像河上的木筏一样运送星系。

哈勃之所以能够做出这一重大发现，是因为我们现在称之为利维特定律。亨利埃塔·利维特于1908年发现了该定律，它涉及称为造父变星的年轻恒星。这些恒星被称为可变星，因为它们的亮度和大小会有所不同。

利维特在哈佛大学天文台计算时，注意到造父变星有一种模式,就是它们的光发射功率（对天文学家来说是绝对大小）与脉动频率相关。换句话说，通过观察它们，可以计算出它们的绝对大小，然后我们可以用它来计算我们离一个物体有多远。

利维特定律在我们所谓的宇宙距离阶梯上创建了一个横档，该阶梯是我们测量到天空物体的距离的不同方法的集合。造父变星是一种强大的工具，因为它们是在其他星系中发现的。哈勃利用了这一点，让他发现银河系以与我们到我们的距离成正比的速度远离我们，而这种关系的比例常数称为哈勃常数。

莱维特发现利维特定律的90年后，天文学家正在使用被称为「Ia型超新星」爆炸的恒星进行距离测量。他们发现了一些出乎意料的事情，不仅时空在扩展，而且这种扩展正在加速，就像河水在加速。众所周知，宇宙加速的发现让三位天文学家获得了诺贝尔奖。

在相当一段时间里，关于宇宙扩展的讨论主要集中在解释宇宙加速的问题上。但是现在，天文学家正在花费大量时间争论哈勃常数的确切值。

因发现宇宙加速而获得诺贝尔奖的亚当·里斯一直领导着一个团队，该团队使用Ia型超新星寻找哈勃常数的值，该值比通过涉及宇宙微波背景（CMB）的另一种方法产生的哈勃常数大12％。这种差异远大于所涉及的误差范围，这意味着如果两个测量考虑了所有正确的物理原理，那么这两个测量似乎就不一致了。

正如造父变星一样，因为它们是年轻的恒星，所以它们往往被尘埃包围。这是一个问题，因为它会模糊测量结果，从而使测量结果不准确。这意味着在基于造父变星的Ia型超新星距离的校准中可能会出现误差，从而导致从观测到的距离计算出的误差。

实际上，自那以后，PHAT发现里斯和他的团队可能对他们的造父变星进行了错误的校准，这可能是由于他们使用了地面望远镜而不是像PHAT用于太空的设备。这就会导致看起来一颗恒星实际上是几颗恒星的可能性，并且这种影响随着距离的增加而变得更糟。

在2019年7月，天文学家温迪·弗里德曼指出这些不一致之处在于“它晚上会保持什么状态”。她领导的一个团队正在使用另一种恒星测量哈勃常数，所谓的红巨星尖端分支，称为TRGB。这些恒星可能是太阳质量的一半，并且处于生命的后期，在所有氢都燃烧完之后，氦已开始在其核心燃烧。今年早些时候，弗里德曼的团队发表了一篇论文，称用TRGB校准Ia型超新星会导致哈勃值介于CMB测量所建议的值与里斯团队发现的值之间。

为什么这些值会存在如此差异？我们只是「不知道」，但是，而这种「不知道」也是令科学如此有趣的一部分原因。