新發現的“標準警報器”提供了一種獨立、合適的方法來測量宇宙膨脹速度。對於許多宇宙學家來說，中子星合併的最好之處是將宇宙另一個秘密公之於眾。科學家將近期發現的兩顆恆星碰撞時產生的引力波和電磁信號結合起來，以更清晰的方式確定宇宙結構的膨脹速度，這是一個頗有爭議的數字：叫做哈勃常數。
博科園-科學科普：在宣佈“中子星碰撞”即將到來的幾天裡，哈勃專家們驚訝地發現他們討論的話題並非是這一事件能否解決這場爭論，但很快就會證明這一點。 自1929以來，科學家們就宇宙膨脹率進行了激烈的爭論，當時美國天文學家埃德溫哈勃首次確定宇宙正在膨脹，爭端也就此開始。
宇宙膨脹的速度反映了它內部（因為物質、暗能量和輻射以不同的方式推動和拉扯宇宙）和宇宙的年齡，於是哈勃常數的值對於理解宇宙學其餘部分是至關重要的。 然而，兩種最精確的測量方法卻得出了不同答案。芝加哥大學卡夫利宇宙物理研究所的丹·斯科尼克說：奇怪的8%差異是目前是宇宙學中最大張力。這種不匹配可能是宇宙學家沒有考慮影響宇宙演化的重要細節線索。
但是，如果是這樣的話，宇宙學家需要對測量過程進行獨立的檢查。芝加哥大學的一位天體物理學家丹尼爾·霍爾茨和參加新哈伯測量的萊戈在一封電子郵件中說：第一次碰撞給了我們一張宇宙的座次表，當得到更多的信息時，可以期待它在這個領域發揮重要作用。
在一個不斷膨脹的宇宙中，天體的位置越遠，就越快退縮（遠離速度越快），哈勃常數表示這速度要快得多，埃德溫哈勃估計，星系以每秒500公里的速度移動（一個百萬秒差距大約是330萬光年）數值為50/100s·Mpc，這是一個粗略的估算；到了1970年代，天體物理學家們所青睞哈勃常數值更精確了。由於誤差減小，這些陣營達成和解。然而在過去一年半的時間裡，哈勃事件再次升溫。這一次67/73s·Mpc。
更高的73s·Mpc估算來自於觀測大量的天體，並估計每一個天體的距離和速度。通過觀察“紅移”，相對而言這能更容易地看到恆星或星系的y遠離速度。一種顏色變紅與救護車的警笛聲在音高中有所下降有異曲同工之妙。物體“特有的速度”被改變是由於在其附近天體的引力所影響的原因。隨著宇宙的膨脹，留下了它遠離的速度。
然而，從歷史上看，已經證明了測量物體距離的難度，這是計算哈勃常數所需的其他數據點。為了測量距離有多遠，天文學家在一個“宇宙距離階梯”上建立了梯級，每個梯級都校準更遠的梯級。首先通過銀河系中恆星距離來推算恆星的距離——恆星在一年中穿越天空的明顯運動。有了這些信息，天文學家可以推斷出所謂的造父星的亮度，它被稱為“標準光源”，因為它以已知的內在亮度發光。
然後在附近的星系中發現這些造父星，並用它們來計算星系的距離。接下來，造父變星被用來校準Ia超新星的距離——甚至在遙遠的星系中可以看到更明亮更稀罕的標準光源。每次從一個梯級到下一個梯級時都會有計算失誤的危險出現。然而2016年一個被稱為SHOES的小組使用宇宙距離梯形方法將哈勃常數固定在73.2s·Mpc（精確度為2.4%）。
在同一年發表的一篇論文中，一個團隊使用了普朗克望遠鏡對早期宇宙進行觀測，獲得了當前宇宙膨脹率的67.8s·Mpc的值（1%的精確度）。普朗克團隊一直被稱為宇宙微波背景（CMB）微弱光線的開拓者，這揭示了宇宙在大爆炸後380000年的關鍵時刻。CMB快照描繪了一個簡單的、幾乎平滑充滿等離子體的年輕宇宙；所有不同波長的引力波在等離子體中盪漾，擠壓和拉伸，並在不同的尺度上產生微妙的密度變化。
在CMB中記錄的時刻，從大爆炸到達零振幅並且暫時消失時，具有特定波長的引力波將只承受波動的適合部分，並在其相關長度尺度上產生平滑的等離子體密度。同時其他波長引力波在臨界時刻波動幅度恰好達到峰值，拉伸和擠壓等離子體到儘可能的程度，並在其相關的尺度上產生最大的密度變化。
在不同尺度上的密度變化中的波峰和波谷，可以由像普朗克這樣的望遠鏡拾取並被繪製為“CMB功率譜”，實際上這編碼了關於年輕宇宙的一切。尤其是哈勃常數，可以通過測量峰之間的距離進行重建。加州理工大學的理論物理學家Leo Stein解釋說：這是一個幾何效應，宇宙膨脹得越多，來自CMB的光通過膨脹的時空時會越彎曲，會看到這些波峰會越靠越近。
大自然的其他特性也影響了波峰值的形狀，比如無形注入宇宙的“暗能量”。因此，普朗克科學家必須對所有其他宇宙學參數作出假設，以達到哈勃常數的67s·Mpc的估計值。芝加哥大學的天體物理學家溫迪·弗裡德曼和宇宙距離階梯法的先驅說：兩個哈勃測量的相似性“令人驚訝”，然而它們的誤差邊緣並沒有重疊。宇宙膨脹的速度比你想象的要快百分之八，這是基於它在青年時期的樣子以及我們是如何期待它演化的的。”
67/72s·Mpc的差異可以歸結為一方或雙方的未知誤差。或者這種誤差可能是真實和重要的，這表明普朗克團隊從早期宇宙到現在的外推遺漏了一種可以改變了歷史進程，並導致了比預期更快膨脹率的宇宙成分。舉個例子，如果假設第四種中微子在早期宇宙中遍佈，這將增加輻射壓力並影響CMB峰值寬度；或者是暗能量，其排斥引力會加速宇宙的膨脹，可能隨著時間的推移宇宙變得越來越密集。
突然間，中子星的碰撞出決定性的選擇
麻省理工學院的霍爾茨和史葛休斯在2005篇論文中稱之為“標準警笛”，這是20年前伯納德·舒茨的作品。它們通過不被氣體或灰塵所暗淡的時空向外傳播漣漪。正因為如此，引力波傳遞了碰撞強度的清晰記錄，這使得科學家能夠“直接推斷出與光源的距離”，霍爾茲解釋道：沒有距離梯，天文校準並沒有那麼容易被理解。你可以聽到“碰撞”時的聲音有多大，以及聲音是如何隨時間變化的，以此可以直接推斷出它們之間的距離有多遠。
因為天文學家也能從中子星碰撞中探測電磁波，所以他們可以用紅移來確定合併恆星的退縮速度，退避速度除以距離得到哈勃常數。從第一次中子星碰撞，霍爾茨和數百個合作者計算哈勃常數為70s·Mpc。不確定的主要來源是合併中子星相對於LIGO探測器的未知角度和方向，這影響了信號的測量振幅。在宇宙距離階梯與宇宙微波背景哈勃估計之間，可以很容易地倒向一方或另一方。
隨著未來幾年聽到更多標準警笛聲，測量的準確性將穩步提高，尤其是LIGO在靈敏度方面繼續攀升。霍爾茲的說法：大約每10個這樣的事件，會有1%的誤差，但他強調這是一個初步和有爭議的估計。里斯認為這需要30多個標準警警笛事件才能達到這一水平。弗雷德曼說：我認為這個方法有可能成為一個遊戲改變者。
SHOES的斯科尼克說：團隊和普朗克的測算能力是如此強大，以至於標準警笛方法不需要到達1%而博人眼球。隨著越來越多的標準警報響起，他們將一次又一次地驗證哈勃常數，並確定膨脹率是否符合基於年輕宇宙的預期。霍爾茲激動不已地說道：我將獻出我生命的最後十年，希望能繪製出一幅關於哈勃標準警笛的藍圖，一定非常漂亮。
博科園-科學科普｜文：Natalie Wolchover/Quanta magazine
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