川陀太空訊 自138億年前宇宙大爆炸以來，宇宙一直在拽著數(shù)以億計的星系和恒星膨脹，就像一個鑲嵌著葡萄干的面包。天體物理學家已經(jīng)將望遠鏡對準了特定的幾個恒星和其他宇宙中的源，以此測量它們離地球的距離，和它們遠離我們的速度--這是兩個計算哈勃常數(shù)的關鍵參數(shù)，所謂哈勃常數(shù)，即是用于描述宇宙膨脹速度的一個物理量。
然而直至今日，最為精確的測量結果卻給了我們數(shù)值上大相徑庭的哈勃常數(shù)，并不能給我們一個宇宙究竟膨脹得多快的定論?？茖W家相信，這一信息能夠揭示宇宙的起源和它的命運，以及宇宙究竟會無限膨脹，或者最終坍塌?
如今，來自麻省理工大學和哈佛大學的科學家們提出了一種更加獨立、精確地測量哈勃常數(shù)的新方法，那就是利用黑洞-中子星雙星系統(tǒng)--這一相對罕見的系統(tǒng)，即一對巨大的、能量旺盛的螺旋黑洞和中子星--的引力波效應。當這兩個天體互相公轉時，一旦最終碰撞，他們就會產(chǎn)生空間震蕩引力波和一次可見光爆發(fā)。
在《物理評論通訊》刊登的一篇論文中，研究者們報告道這一可見光爆發(fā)能給科學家以測量它們遠離地球速度的機會。如果地球探測到它們發(fā)射的引力波，則能獨立地、精確地提供這個系統(tǒng)的距離。雖然黑洞-中子星雙星系統(tǒng)在宇宙中非常少見，研究者們已經(jīng)計算出，即便只探測到少量的樣本，也能給出目前以來最精確和哈勃常數(shù)和宇宙膨脹速率。
麻省理工大學物理系助理教授發(fā)現(xiàn)，黑洞-中子星雙星系統(tǒng)是最為復雜的系統(tǒng)，我們只對它有非常有限的認知，如果我們探測到一個，我們就能為對宇宙的理解作出巨大的貢獻。最近，科學家們完成了兩次互相獨立的對哈勃常數(shù)的測量，其中一個是用NASA的哈勃望遠鏡，另一個使用的是歐洲太空署的普朗克衛(wèi)星。
哈勃望遠鏡的測量是基于對一種被稱為造父變星的恒星的觀測，此外還有對超新星的觀測。由于這兩種天體可預料到的亮度，它們都被認為是“標準燭光”，即科學家們用來測量恒星的距離和速度的樣本。
另一種測量則是基于對宇宙微波背景輻射波動的觀測--這是宇宙大爆發(fā)后，即宇宙的幼年階段時留下的電磁輻射。這兩種觀測都足夠得精確、嚴格，但它們得到的結果卻迥乎不同。LIGO，或者說激光干涉引力波天文臺，曾觀測到引力波--這一由巨大的災難性天體物理事件，引發(fā)的像果凍一般的空間漣漪。
引力波為我們提供了直接而又簡便的方法，來測量各個源的距離，我們用LIGO探測到的是我們和源之間距離的直接證據(jù)，不用經(jīng)過任何額外的分析。
2017年，科學家們得到了第一次通過引力波測量哈勃常數(shù)的機會，這就是LIGO和它的意大利伙伴Virgo首次探測到一對碰撞的中子星發(fā)射的引力波。這次碰撞釋放出了大量的因錄播，故而研究者能夠測量得到這一系統(tǒng)和地球的距離。這次融合還釋放了一次可見光，這能讓天文學家使用地面或空間望遠鏡，測量這一系統(tǒng)的速度。
通過以上兩種測量，科學家們計算出了哈勃常數(shù)的最新值。然而，這一數(shù)據(jù)有14%的不確定性，遠遠比哈勃空間望遠鏡和普朗克衛(wèi)星計算所得的值不可靠得多，大多數(shù)的不確定項都來自于通過引力波計算中子星雙星系統(tǒng)和地球之間距離這一過程中的困難。
川陀太空認為，當我們通過看這一引力波信號有多‘響’來測量距離”，如果信號很清晰，你就能知道它有多響，然后給出距離。但對于中子星雙星系統(tǒng)而言，這只是局部正確。這是因為這兩個中子星互相旋繞，形成一個能量渦流盤，從而不均勻地釋放出引力波。大部分的引力波直接從盤的中心射出，而小部分則從盤的邊緣逃逸。
如果科學家們觀測到一個“響”的引力波信號，它可能由兩種情景造成:被探測到的引力波來自于非常靠近地球的系統(tǒng)邊緣，或來自于更遠的系統(tǒng)中心。對于中子星雙星系統(tǒng)而言，分辨這兩種情景非常困難。
2014年，在LIGO完成第一次引力波探測之前，Vitale和他的同時觀測了由一個黑洞和一個中子星組成的雙星系統(tǒng)，與中子星雙星相比，對它們的測量能給出更加精確的距離。在知道黑洞沿著它們的軸自轉，就像地球但比地球更快的情況下，這一團隊還研究了如何精確地測量黑洞的自轉。
