宇宙正在膨胀，但膨胀速度究竟多少是现代宇宙学最棘手的争议之一。不同观测方法所得的宇宙膨胀率（哈勃常数H₀）不一致，用宇宙距离尺度（超新星、造父变星）获得的哈勃常数约73km/s/Mpc，以宇宙微波背景辐射与早期宇宙模型推算得到的哈勃常数约67km/s/Mpc，哈勃张力（Hubble tension）代表我们可能忽略某些重要的宇宙物理。

若两者皆正确，代表宇宙不同时期的膨胀历史与目前模型不符，暗示暗能量可能跟着时间改变，或重力定律不同宇宙尺度不同，甚至早期宇宙有未知的物理现象。为了验证这些问题，独立于既有方法以外的新测量方式是解决问题的关键。

为了解决这场宇宙学危机，东京大学与多国团队近日使用“时间延迟宇宙学”（time-delay cosmography），结合最新太空与地面望远镜数据，光线绕行大质量星系时产生的多重路径，测量宇宙膨胀速度。当一个极其遥远的天体位于质量巨大的前景星系后方时，光线会被重力弯曲放大，形成多张形象、不同光路径与不同的抵达时间。如果后方类星体亮度随时间变动，每张形象会出现相同但时间错开的亮度变化，这个时间差便能测量宇宙的膨胀速度。

TDCOSMO-2025分析使用的八个多重形象类星体系统。每格形象右下角白色刻度棒代表1角秒（1″），约在月球看一个2米高的人。形象由哈勃太空望远镜（HST）、Keck望远镜NIRCAM、钱德拉拉X射线天文台拍摄，可用波段不同，故以假色合成呈现细节。八个系统分别为：DES J0408-5354──Shajib et al. (2020)；HE 0435-1223、B1608+656、WFI 2033-4723 — Suyu et al. (2017)；PG 1115+080、SDSS J1206+4332──Wong et al. (2020)；RX J1131-1231──Shajib et al. (2024)。（Source：NASA/ESA/Chandra；WGD 2038-4008──Shajib et al. (2022)）

团队采用八个时间延迟类星体透镜系统，数据来自哈勃太空望远镜（HST）、詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）、多座大型地面望远镜（Keck、VLT等）与类星体长期光变监测计划。最终得到精确度约4.5%哈勃常数，并与宇宙阶梯尺度取得的哈勃常数73km/s/Mpc较一致，与如今宇宙的观测结果更吻合，与早期宇宙结果不符。这个结果显示哈勃张力可能源自于真实的物理规律，而不只是各种不同测量方法的未知误差。

研究仍有需突破的挑战，最大不确定性为透镜星系的质量分布模型，若模型不够准确会造成哈勃常数出现偏差，团队正引入韦伯望远镜的高分辨率形象降低误差。未来会大幅度扩展观测样本，如加入鲁宾天文台（Vera C. Rubin Observatory）、欧几里得太空望远镜（Euclid）与罗曼太空望远镜（RST），使精确度提升至1%-2%。

（首图来源：Pixabay）