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引力波、射電觀測和理論建模攜手 測量宇宙膨脹率又添新方法

來源:咸寧網 時間:2019-07-15 11:02

據物理學家組織網8 日報道,一個國際科研團隊稱,結合引力波和射電觀測,再加上理論建模,可將中子星對的并合變成“宇宙標尺”,用以測量宇宙膨脹率——哈勃常數,或可解決目前測得的宇宙膨脹率不一致的問題。

宇宙膨脹率可用來確定其大小和年齡,也可作為解釋其他觀測的重要工具。目前,科學家主要借助測量宇宙大爆炸后的余暉——宇宙微波背景輻射和Ia 型超新星爆發來獲得,但這兩種方法給出了不同的結果。

最新研究中,天文學家使用美國國家科學基金會(NSF)的超長基線陣列、卡爾·詹斯基超大陣列和綠灣射電天文望遠鏡,對2017 年兩顆中子星碰撞產生引力波后的情況進行了研究。美國國家射電天文臺的庫納爾·摩尼說:“中子星并合為我們提供了一種測量哈勃常數的新方法,有望讓我們解決兩個值不一致的問題。”

摩尼解釋說,當兩顆中子星碰撞時,它們會產生爆炸和一股引力波。引力波信號的形狀會告訴科學家引力波爆發多么“明亮”,測量在地球上接收的引力波的“亮度”(強度)可以獲得引力波的距離。摩尼說:“這是一種完全獨立的測量手段,我們希望能夠獲得哈勃常數的真正值。”

當然,該方法也存在一個問題:引力波的強度隨它們相對于兩個中子星軌道平面的方向而變化。如果從地球上看,在垂直于軌道平面的方向上,引力波更強。為此,研究團隊使用射電望遠鏡測量從爆炸中噴出的超高速物質射流的運動,借助這些測量結果和詳細的流體動力學模擬,確定了方向角,從而使他們可以借助引力波來確定距離。

研究團隊表示,這一事件的單次測量還不足以確定哈勃常數。研究負責人、普林斯頓大學的肯塔·霍特克扎卡說:“利用引力波和射電望遠鏡可以觀察到另外15 個此類事件,幫助解決哈勃常數不一致的問題,將是我們在理解宇宙方面取得的一個重要進展。”研究發表于最近的《自然·天文學》雜志。



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