太空探索：中子星可以為宇宙膨脹帶來新的亮點？
天體物理學家開發了一種利用引力波來測量宇宙膨脹率的新方法。
在發表在物理評論雜誌X上的一篇論文中，國際研究團隊概述了他們如何開發出非常先進的計算機模擬，以使用特殊類型的中子星來更多地瞭解宇宙的結構。
第一作者格拉斯哥大學物理與天文學院的Christopher Messenger博士說：“在愛因斯坦的引力理論中，質量的加速導致以引力輻射的形式發射能量- 在空間結構中產生漣漪 -以光速行進的時間。
“科學家還沒有直接探測到引力輻射，因為當它們到達地球時，漣漪非常微弱。但是，高靈敏度的探測器，如美國激光干涉儀引力波觀測臺（LIGO）和法國 - 意大利 - 荷蘭處女座項目很快就會發現引力波存在的第一個直接證據。
“LIGO和處女座預計會發現的最可能的波浪來源是由中子星組成的天體物理二進制 - 太陽的微小，極其密集的殘餘物在到達超新星後就已經坍塌了。
“這些中子星在幾億年的時間內對引力輻射失去了能量，導致它們旋轉併合並形成一個超大質量的中子星。我們期望LIGO和處女座能夠讓我們發現過去15年的時空漣漪。這個靈感過程的分鐘。”
物理學家伯納德·舒茨（Bernard Schutz）在1986年發現，這種合併二進制數據可用於精確測量距離數十億光年的星系距離。
然而，為了測量宇宙的膨脹率及其暗物質和暗能量含量，不僅需要測量距離，還要測量源的宇宙紅移，即遠距離星系從我們身後退去的速度。紅移是這種現象的名稱，其中電磁輻射的波長隨距離增加。紅移的一個眾所周知的例子是警車或救護車離觀察者越來越近的緊急警報音高的明顯變化。直到最近，據信只有引力波觀測才能確定其源的宇宙學紅移。
Messenger博士補充說：“我們第一次展示的是，在二進制由中子星組成的特殊情況下，可以僅使用引力波來測量距離和宇宙紅移。
“我們使用數值模擬，需要數月才能在最先進的計算設備上運行，以準確地模擬這些系統的動態並計算發射的重力輻射。這些高度精確的模擬使我們能夠識別出特徵頻率。來自超大質量中子星的引力波信號。“
研究人員表示，他們已經展示瞭如何在合併之前和之後測量特徵頻率，以及從數值模擬中獲得真實值的先驗知識，可以直接從引力波觀測中提取紅移。他們第一次證明合併後信號存在宇宙學應用，並且可以從二元中子星合併信號進行紅移測量。
信使博士說：“我們所展示的是理論上可以測量宇宙學來源的紅移。為了在實踐中實現這一點，我們需要對中子星的合併動力學進行更復雜的模擬。例如，我們不需要我們知道中子星的內部結構，為了讓我們從引力波觀測中推斷出紅移，我們必須詳細瞭解它。
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