科学家们正利用詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）和引力透镜效应，通过观测遥远超新星的多次成像来测量宇宙的膨胀速率，以解决当前宇宙学中被称为“哈勃张力”的重大难题。这种被称为“时间延迟宇宙学”的方法提供了一种独立于传统测量手段的新途径。VENUS 项目已经发现了多个理想的观测目标，其中名为“超新星 Athena”的发现尤为关键，有望为我们揭示宇宙膨胀的真实速率，并可能重塑我们对宇宙的理解。
宇宙膨胀率的争议：哈勃张力
当前，测量宇宙膨胀速率（哈勃常数）存在两种主流方法，但它们得出的结果却相互矛盾，这一矛盾被称为 哈勃张力 (Hubble tension)。
- 早期宇宙遗迹法： 通过分析宇宙微波背景辐射（CMB）等早期宇宙的信号，科学家们得出的膨胀速率约为 67 km/s/Mpc。
- 距离阶梯法： 通过从邻近天体开始，一步步测量更遥远天体的距离，这种方法得出的膨胀速率约为 73 km/s/Mpc。
这个差异虽小，却暗示着我们当前的宇宙模型可能存在重大缺陷，或者其中一种测量方法存在未知的系统性错误。
一种全新的测量方法：引力透镜与超新星
为了解决哈勃张力，科学家们转向了一种全新的、独立的方法，该方法结合了两个宇宙奇观：引力透镜 和 超新星。
当来自遥远超新星的光线在传播途中经过一个大质量星系团时，星系团的巨大引力会像透镜一样弯曲时空，使光线沿着多条不同的路径到达地球。这意味着我们可以从不同角度、在不同时间多次看到同一个超新星爆发。
由于这些光路的长短不一，我们观测到各次成像之间会存在 时间延迟 (time-delay)。通过精确测量这个时间差，并结合对前景星系团质量分布的精确建模，科学家就能直接计算出宇宙在此期间的膨胀程度。
这种方法的核心思想是：比较超新星在不同路径上的光线抵达时间，利用其时间差来反推宇宙的膨胀历史。
VENUS 项目的最新进展
詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）的 VENUS 项目 致力于系统性地寻找这类被引力透镜放大的超新星。该项目计划在两年内观测约 70 个星系团。
在项目的第一阶段，团队已经取得了令人兴奋的成果：
- 发现了 6 颗多重透镜超新星。
- 超新星 Ares： 这颗超新星的下一次成像预计要到 2080 年代才会出现。虽然对解决当下的哈勃张力没有帮助，但它为未来的宇宙学研究提供了一个宝贵的“预言性实验”。
- 超新星 Athena： 这是最激动人心的发现。它的两次成像之间的时间延迟预计只有 1-2 年。这使其成为利用时间延迟法测量宇宙膨胀率的 完美候选者，JWST 几乎肯定能捕捉到它的再次出现。
为什么 JWST 至关重要？
与哈勃望远镜相比，JWST 在这项研究中具有无与伦比的优势，能够极大提高测量精度：
- 更广的波长范围： 能观测到更遥远、更红的背景星系。
- 更高的分辨率： 能更清晰地分辨图像细节，从而建立更精确的引力透镜模型。
- 更多的观测波段： 有助于更好地了解星系内部的恒星、气体和尘埃成分。
这项研究的未来意义
VENUS 项目的发现不仅仅是增加了几个数据点，它开启了一条解决哈勃张力的全新路径。其最终结果可能会导向以下三种可能：
- 支持更高的膨胀率（约 73 km/s/Mpc）： 这将加深早期宇宙和晚期宇宙测量结果之间的矛盾，可能指向某种超越标准宇宙学模型的新物理学。
- 支持更低的膨胀率（约 67 km/s/Mpc）： 这将意味着传统的“距离阶梯法”可能存在系统性偏差，需要重新审视。
- 得出一个介于两者之间的值： 这可能暗示宇宙的能量构成比我们想象的更复杂，例如存在某种随时间演化的“暗能量”成分。
无论结果如何，这种新颖的独立测量方法都将为我们揭示宇宙的真实面貌提供关键线索。归根结底，宇宙的真相就写在宇宙本身之上，而我们的任务就是去解读它。