記者15日從中國科學(xué)院高能物理研究所(中科院高能所)獲悉，該所王建民研究員領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊發(fā)展出一種全新的幾何測距方法，成功測量編號為3C 273類星體的宇宙學(xué)距離。這種幾何方法具有傳統(tǒng)工具不可比擬的優(yōu)勢，為解決日益嚴(yán)重的“哈勃常數(shù)危機”提供了新途徑。

這項重要天文研究成果論文近日已獲權(quán)威期刊《自然·天文》(Nature Astronomy)最新一期發(fā)表，審稿人認(rèn)為，這項工作是提高黑洞質(zhì)量和宇宙學(xué)距離測量精度的必經(jīng)方案，十分及時和令人激動，將深受學(xué)界歡迎。

王建民研究員15日傍晚接受中新社記者采訪介紹說，自類星體發(fā)現(xiàn)半個多世紀(jì)以來，測量它們的宇宙學(xué)距離一直是天文學(xué)家面臨的重大難題。歐洲南方天文臺耗資近億歐元、歷時10年完成的GRAVITY(“引力”)裝置，裝配在世界上最先進(jìn)的甚大望遠(yuǎn)鏡光干涉陣列(VLTI)上，在2017年到2018年間，GRAVITY團(tuán)隊成功測量了類星體3C 273的寬線區(qū)角徑為46微角秒，是目前人類對活動星系核寬線區(qū)所做的空間分辨率最高的觀測。

王建民團(tuán)隊從2012年以來一直使用中科院云南天文臺麗江2.4米望遠(yuǎn)鏡對活動星系核的寬線區(qū)進(jìn)行長期的光譜監(jiān)測，利用反響映射觀測技術(shù)，該團(tuán)隊在近10年中系統(tǒng)發(fā)展出各種必需的分析方法和軟件，通過最大熵、馬爾科夫鏈蒙特卡羅等方法可獲得寬線區(qū)的物理尺度、寬線區(qū)氣體幾何結(jié)構(gòu)和動力學(xué)狀態(tài)、測量中心黑洞的質(zhì)量，為高精度測量黑洞質(zhì)量和宇宙學(xué)距離奠定了扎實基礎(chǔ)。

在GRAVITY團(tuán)隊發(fā)布類星體3C 273的干涉觀測結(jié)果后，王建民團(tuán)隊敏銳地意識到兩套獨立觀測數(shù)據(jù)之間的互補性：GRAVITY觀測的是寬線區(qū)的張角，而反響映射觀測的是物理尺寸，二者結(jié)合可實現(xiàn)高精度測距。該團(tuán)隊利用GRAVITY干涉數(shù)據(jù)，巧妙結(jié)合麗江2.4米望遠(yuǎn)鏡和美國史黛渥(Steward)天文臺Bok2.3米望遠(yuǎn)鏡長達(dá)10年的反響映射數(shù)據(jù)，通過建模綜合分析，獲得3C 273的角距離為551.5兆秒差距，哈勃常數(shù)為71.5公里每秒每兆秒差距。

王建民指出，3C 273距離地球大約20億光年，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出利用造父變星測量距離方法的極限。他領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊將GRAVITY/VLTI觀測與反響映射觀測聯(lián)合分析，從而實現(xiàn)類星體距離的直接測量，為解決“哈勃常數(shù)危機”提供了新方法，也為精確丈量宇宙幾何、研究宇宙膨脹速度和歷史開辟了一個新途徑。

目前，GRAVITY團(tuán)隊和王建民團(tuán)隊正積極協(xié)同觀測，擴大樣本，后續(xù)有望將哈勃常數(shù)的測量精度提高到2%以上。未來5年，隨著下一代GRAVITY的觀測能力大幅提高，屆時將能直接測量哈勃參量、研究宇宙的膨脹歷史以及檢驗宇宙學(xué)模型，這將開拓人類對宇宙學(xué)、暗物質(zhì)和暗能量以及新物理的深刻認(rèn)識。(完)(記者 孫自法)

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