诺奖得主讲述来自宇宙膨胀的惊奇发现

深蓝色的畅想

由中国科学院理论物理研究所（以下简称理论物理所）主办的第23届国际广义相对论和引力会议在京开幕。作为国际引力界三年一度的学术盛会，该会议首次在中国召开，本次会议采取线上线下相结合的方式举行，其中线下部分由长三角物理研究中心承办。

7月7日上午9点，美国约翰霍普金斯大学教授、2011年诺贝尔物理学奖获得者Adam Riess（以下译作亚当·里斯）作题为《来自宇宙膨胀的惊奇发现》的公众报告。报告由理论物理研究所党委书记、所长蔡荣根院士主持。

亚当·里斯首先介绍了去年年底由哈勃空间望远镜（HST）、SH0ES和Pantheon+ 等3个团队联合给出的对哈勃常数局域测量到目前为止最精确的结果。他以此引出了“哈勃常数危机”。

亚当·里斯表示，利用局部距离阶梯方法可对哈勃常数进行模型无关的直接测量。局部距离阶梯方法包含了三段距离阶梯，第一段距离阶梯利用三角视差法、脉泽星和分离的食双星等几何锚定分别测量银河系、NGC4258和大麦哲伦星系内的造父变星的距离。然后利用这些已经定标的造父变星，在第二段距离阶梯上测量37个同时存在造父变星和超新星的宿主星系内共42颗Ia型超新星的距离。最后利用这些已经定标的Ia型超新星，在第三段距离阶梯上测量处于哈勃流上的277颗Ia型超新星的距离。利用这些Ia型超新星的距离和红移关系，我们就可以直接测量哈勃常数。

不过，这三段距离阶梯测量过程中会遇到怎样的测量误差和系统误差？亚当·里斯一一进行了分析，并对系外造父变星是否和我们银河系内的造父变星性质类似、哈勃空间望远镜对造父变星的测光是否可靠、造父变星的聚集背景是否会损害哈勃常数的测量准确度、造父变星的金属丰度是否会损害哈勃常数的测量准确度、造父变星和红巨星支顶端的距离测量是否一致、距离阶梯测量的不同锚定是否一致、我们是否生活在一个巨大的空洞中、距离阶梯末端的Ia型超新星会有什么不同吗、我们能够通过改变每个宿主星系内的尘埃消光律来解决哈勃常数危机等常见问题进行了解答。

最后，亚当·里斯指出，解决哈勃常数危机有两种可能性，一种是存在超出标准宇宙学模型的新物理，另一种是局部测量存在某些未知的系统误差。他特别提到，最近发射的詹姆斯·韦伯空间望远镜，和将来盖亚卫星和激光干涉引力波天文台的新数据发布，以及即将发射的欧几里得卫星，都将对哈勃常数危机的最终解决带来新的契机。

蔡荣根表示，亚当·里斯教授近20年对哈勃常数坚持不懈的测量，特别是他所领导的SH0ES团队，借助距离阶梯对哈勃常数的最新测量，与普朗克卫星给出的宇宙学标准模型中的哈勃常数存在超过5个标准偏差，这对宇宙学标准模型提出了严肃的挑战。

来自线上线下16万余人次聆听了本次报告，报告结束后，亚当·里斯解答了观众提出的我们的宇宙是否可能是各向异性的，SH0ES组和CCHP组对红巨星支顶端的距离测量为什么会有3%的不一致性，以及对最近有关Ia型超新星宿主星系的尘埃性质的研究的看法等问题。