測量宇宙膨脹率又添新方法

引力波藝術(shù)圖 圖片來源：物理學(xué)家組織網(wǎng)

科技日報北京7月9日電 （記者劉霞）據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)8日報道，一個國際科研團(tuán)隊稱，結(jié)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(biāo)尺”，用以測量宇宙膨脹率——哈勃常數(shù)，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(xué)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(fā)來獲得，但這兩種方法給出了不同的結(jié)果。

最新研究中，天文學(xué)家使用美國國家科學(xué)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(yuǎn)鏡，對2017年兩顆中子星碰撞產(chǎn)生引力波后的情況進(jìn)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(shù)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(dāng)兩顆中子星碰撞時，它們會產(chǎn)生爆炸和一股引力波。引力波信號的形狀會告訴科學(xué)家引力波爆發(fā)多么“明亮”，測量在地球上接收的引力波的“亮度”（強(qiáng)度）可以獲得引力波的距離。摩尼說：“這是一種完全獨(dú)立的測量手段，我們希望能夠獲得哈勃常數(shù)的真正值。”

當(dāng)然，該方法也存在一個問題：引力波的強(qiáng)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(qiáng)。為此，研究團(tuán)隊使用射電望遠(yuǎn)鏡測量從爆炸中噴出的超高速物質(zhì)射流的運(yùn)動，借助這些測量結(jié)果和詳細(xì)的流體動力學(xué)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(tuán)隊表示，這一事件的單次測量還不足以確定哈勃常數(shù)。研究負(fù)責(zé)人、普林斯頓大學(xué)的肯塔·霍特克扎卡說：“利用引力波和射電望遠(yuǎn)鏡可以觀察到另外15個此類事件，幫助解決哈勃常數(shù)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(jìn)展。”

研究發(fā)表于最近的《自然·天文學(xué)》雜志。