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测量宇宙膨胀率又添新方法

2019-07-10 08:02 来源:科技日报

  

  引力波艺术图 图片来源:物理学家组织网

  据物理学家组织网8日报道,一个国际科研团队称,结合引力波和射电观测,再加上理论建模,可将中子星对的并合变成“宇宙标尺”,用以测量宇宙膨胀率——哈勃常数,或可解决目前测得的宇宙膨胀率不一致的问题。

  宇宙膨胀率可用来确定其大小和年龄,也可作为解释其他观测的重要工具。目前,科学家主要借助测量宇宙大爆炸后的余晖——宇宙微波背景辐射和Ia型超新星爆发来获得,但这两种方法给出了不同的结果。

  最新研究中,天文学家使用美国国家科学基金会(NSF)的超长基线阵列、卡尔·詹斯基超大阵列和绿湾射电天文望远镜,对2017年两颗中子星碰撞产生引力波后的情况进行了研究。美国国家射电天文台的库纳尔·摩尼说:“中子星并合为我们提供了一种测量哈勃常数的新方法,有望让我们解决两个值不一致的问题。”

  摩尼解释说,当两颗中子星碰撞时,它们会产生爆炸和一股引力波。引力波信号的形状会告诉科学家引力波爆发多么“明亮”,测量在地球上接收的引力波的“亮度”(强度)可以获得引力波的距离。摩尼说:“这是一种完全独立的测量手段,我们希望能够获得哈勃常数的真正值。”

  当然,该方法也存在一个问题:引力波的强度随它们相对于两个中子星轨道平面的方向而变化。如果从地球上看,在垂直于轨道平面的方向上,引力波更强。为此,研究团队使用射电望远镜测量从爆炸中喷出的超高速物质射流的运动,借助这些测量结果和详细的流体动力学模拟,确定了方向角,从而使他们可以借助引力波来确定距离。

  研究团队表示,这一事件的单次测量还不足以确定哈勃常数。研究负责人、普林斯顿大学的肯塔·霍特克扎卡说:“利用引力波和射电望远镜可以观察到另外15个此类事件,帮助解决哈勃常数不一致的问题,将是我们在理解宇宙方面取得的一个重要进展。”

  研究发表于最近的《自然·天文学》杂志。

(责任编辑:王蔚)

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