研究人員利用引力波,試圖揭開宇宙的擴張速度

研究人員利用引力波,試圖揭開宇宙的擴張速度

宇宙從一開始就在膨脹。但每個天體物理學家心中的問題是:膨脹速度有多快?科學家們已經提出了幾種可能的方法來得到答案,這些方法已經對擴張的速度做出了相當好的估計。然而,它們並沒有想象的那樣精確。這個被稱為哈勃常數的數字有很大的不確定性。但麻省理工學院和哈佛的兩位物理學家發表在“物理評論快報”上的文章中所描述的那樣,他們已經找到了縮小誤差範圍的方法。

兩位物理學家建議使用罕見的黑洞和中子星來確定更精確的哈勃常數。隨著由這兩種天體組成的二元系統越來越近,它們以引力波的形式散發出質量,當它們最終合併時,它們會發出閃光。

麻省理工學院的助理教授Salvitore Vitale博士和哈佛“黑洞計劃”的Hsin-Yu Chen博士認為,這些閃光和引力波可以為人類提供一個更精確的參考點來測量宇宙膨脹的速度。

研究人員利用引力波,試圖揭開宇宙的擴張速度

中子星-黑洞合併的模擬。當這種情況發生時,系統釋放出一束光,科學家們認為,這能幫助他們更好地瞭解宇宙膨脹的速度。

多個不同的團隊正在研究確定哈勃常數的方法,但他們都基於大致相同的想法:通過觀察遙遠的天體,天體物理學家可以感受到他們離我們有多快,因此,宇宙正在以多快的速度膨脹。在這個新的方法中,研究人員建議觀察罕見的天文現象:黑洞和中子星彼此繞軌道運行並最終合併。

在這篇論文中,他們提出他們可以使用地面和太空望遠鏡來計算系統的移動速度。然後,利用激光干涉儀引力波觀測臺(LIGO)探測二元系統發出的引力波,他們可以測量它與地球的距離。有了這兩個數字,他們應該能夠得到哈勃常數的精確測量值。

Vitale說:“到目前為止,人們已經將注意力集中在中子星上,這是用引力波測量哈勃常數的一種方法。我們已經表明,還有另一種類型的引力波源,到目前為止還沒有被充分利用,即黑洞和中子星一起旋轉出現的引力波。”

研究人員利用引力波,試圖揭開宇宙的擴張速度

這種方法最大的問題是這些系統比黑洞要少得多。但是,研究人員希望,他們提高的精確度將彌補他們的稀缺性。

LIGO從2019年1月開始再次收集數據,也許我們就會發現研究人員是否走上了正確的道路。


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