透過哈伯太空望遠鏡和詹姆斯-韋伯太空望遠鏡的鏡頭，科學家正在鎖定哈伯常數，這是一個顯示宇宙膨脹速度的重要測量值。最近的研究，尤其是涉及JWST 的研究，提供了更精確的測量結果，這對了解宇宙的廣泛特性至關重要。

科學家正在利用詹姆斯-韋伯太空望遠鏡等先進望遠鏡，在測量宇宙膨脹率（即哈伯常數）方面取得重大進展。 圖片來源：諾斯羅普-格魯曼公司

近年來，由於哈伯太空望遠鏡（HST）及其繼任者詹姆斯-韋伯太空望遠鏡（JWST），我們對宇宙的認識取得了令人難以置信的進步。 這兩台望遠鏡為天文學帶來了革命性的變化，揭示了驚人的發現。 它們的共同關注點之一是完善哈伯常數，這是一項關鍵的測量，將遙遠星系的移動速度與它們的距離聯繫在一起。 最近的一項研究證實，JWST 驗證了HST 早期的研究結果，為這項關鍵測量提供了更高的精確度。

哈伯常數（H0）是宇宙學的基石，描述了宇宙膨脹的速度。 它根據地球和遙遠星系的衰退速度來決定它們之間的關係。 這個常數由埃德溫·哈伯於1929 年首次提出，單位是每兆帕秒（km/s/Mpc）每秒千米，表示星系每移動一兆帕距離的速度。 幾十年來，如何確定其精確值引發了激烈的科學爭論。 HST 和JWST 在完善H0 的過程中發揮了重要作用，因為精確測量H0 對了解宇宙的年齡、大小和最終命運至關重要。

埃德溫-鮑威爾-哈伯1931 年的工作室肖像。 圖片來源：Johan Hagemeyer， Camera Portraits Carmel

由約翰-霍普金斯大學的亞當-G.-里斯（Adam G. Riess）領導的研究小組最近發表的一篇論文驗證了先前HST研究的結果。 他們利用JWST 對其早先的仙王座/超新星距離階梯結果進行了探索。 它被用來利用造父變星和1a型超新星來確定整個宇宙的距離。 這兩種天體都可以比喻為”標準蠟燭”，它們的實際亮度非常清楚。 透過測量它們在地球上的視亮度，將其與實際亮度（即內在光度）進行比較，就可以計算出它們的距離。

美國國家航空暨太空總署的詹姆斯-韋伯太空望遠鏡在一個名為MRG-M0138的遙遠星系中發現了一顆多重成像超新星。 圖片來源：NASA、ESA、CSA、STScI、Justin Pierel（STScI）和Andrew Newman（卡內基科學研究所）

近幾十年來，為了準確測定H0 ，人們使用了大量不同的儀器和觀測手段。 宇宙微波背景與上述利用造父變星和超新星事件進行的研究一起被使用。 研究結果提供了一系列被稱為”哈伯張力”的結果。 最近利用JWST 進行的研究希望能夠對先前的工作進行微調和驗證。

要利用仙王座/超新星階梯以精確度的水平測定H0，就必須觀測到足夠多的仙王座和超新星樣本。 這一直是個挑戰，特別是在造父變星範圍內的超新星樣本量。 研究團隊還探索了確定H0 的其他技術，例如研究來自HST的數據，研究星系中最亮的紅巨星分支恆星的光度–這也可以作為標準燭光。 或某些富碳恆星的光度，這也是另一種技術。

這幅插圖展示了天文學家測量宇宙膨脹率（哈伯常數）的三個步驟，測量結果達到了前所未有的精確度，將總的不確定性降低到了2.3%。 測量結果簡化並加強了宇宙距離階梯的構建，該階梯用於測量離地球近和遠的星系的精確距離。 最新的哈伯研究將所分析的造父變星的數量擴大到了銀河系中比以前的哈伯研究結果遠10倍的距離。 資料來源：NASA、ESA、A. Feild（STScI）和A. Riess（STScI/JHU）

研究小組的結論是，當把所有JWST的測量數據（包括對超新星數據樣本較少的修正）合併在一起時，H0 的值為72.6 ± 2.0 km/s/Mpc，而HST的合併數據確定H0 為72.6 ± 2.0 km/s/Mpc。要使JWST 的超新星樣本量與HST 的樣本量相等，還需要更多的時間和研究，但到目前為止，交叉檢查已經表明我們終於找到了哈伯常數的精確值。

改編自最初發表在Universe Today上的一篇文章。