我们的宇宙膨胀的速度有多快？
哈勃常数是宇宙学中最关键的数字之一，因为它告诉我们宇宙膨胀的速度。 有不同的方法来衡量这个比率。 然而，确定这个数字的准确性对于更好地理解宇宙年龄、历史和构成等基本问题至关重要。
两人的新研究 University of Chicago 天体物理学家提供了一种计算方法：使用成对碰撞的黑洞，从而理解 宇宙演化，它是由什么制成的，以及它的去向。
据科学家称，这种被称为“光谱警报器”的新技术可以提供有关宇宙中难以捉摸的“青少年”时期的信息。
偶尔，两个黑洞会发生碰撞。 这个事件太强大了，它创造了一个 时空涟漪 穿越宇宙。 这些涟漪也被称为引力波。
美国激光干涉引力波天文台 (LIGO) 和意大利处女座天文台可以在地球上捕捉到这些涟漪。 在过去的几年里，LIGO 和 Virgo 已经收集了近 100 对 黑洞碰撞.
每次碰撞的信号都包含关于 黑洞有多大. 但是信号一直在穿越太空，在此期间，宇宙已经膨胀，这改变了信号的特性。
该论文的两位作者之一，芝加哥大学天体物理学家丹尼尔霍尔兹说， “例如，如果你把一个黑洞放在宇宙的早期，信号就会改变，它看起来就像一个比实际更大的黑洞。”
确定一种估计信号如何变化的方法可以帮助科学家计算 宇宙膨胀率. 然而，问题是校准：他们怎么知道它与原来的变化有多大？
在这项新研究中，科学家们建议他们可以使用关于整个黑洞种群的新知识作为校准工具。 例如，目前的证据表明，大多数检测到的黑洞的质量是太阳质量的 40 到 XNUMX 倍。
第一作者 Jose María Ezquiaga 是美国宇航局爱因斯坦博士后研究员和卡夫利宇宙物理研究所研究员，与芝加哥大学的 Holz 一起工作，他说， “所以我们测量附近黑洞的质量并了解它们的特征，然后我们再往远处看，看看那些更远的黑洞似乎发生了多大的变化。 这让你可以衡量宇宙的膨胀。”
科学家们很兴奋，因为在未来，随着 LIGO 能力的扩展，该方法可能会提供一个独特的窗口，让我们了解宇宙的“青少年”时期——大约 10 亿年前——这是其他方法难以研究的。
作者指出， “这种方法的另一个优点是，我们的科学知识差距造成的不确定性更少。 该方法可以通过使用整个 黑洞数量，直接识别和纠正错误。 用于计算哈勃常数的其他方法依赖于我们目前对恒星和星系物理学的理解，这涉及到很多复杂的物理学和天体物理学。 这意味着如果有一些我们还不知道的东西，测量结果可能会被抛出很多。”
“相比之下，这种新的黑洞方法几乎完全依赖于 爱因斯坦的引力理论，这是经过充分研究的，并且与迄今为止科学家们试图对其进行测试的所有方式相抗衡。”
木 说过, “他们从所有黑洞中获得的读数越多，这种校准就越准确。 我们最好需要数千个这样的信号，我们应该在几年内拥有这些信号，在接下来的一两年内甚至会更多。 到那时，这将是了解宇宙的一种非常强大的方法。”
杂志参考：
- Jose María Ezquiaga 和 Daniel E. Holz。 光谱警报器：紧凑型双星全质量分布的宇宙学。 物理莱特牧师. 129, 061102 – 3 年 2022 月 XNUMX 日出版。DOI： 10.1103 / PhysRevLett.129.061102
