引力波將解決宇宙難題

宇宙學家組成的一個國際研究小組的研究結果顯示，對未來10年約50顆雙星引力波的測量，將最終解決圍繞我們的宇宙膨脹速度有多快的激烈爭論。

宇宙已經膨脹了138億年。它目前的膨脹速度，被稱為「哈勃常數」，給出了大爆炸以來的時間。然而，用來測量哈勃常數的兩種最好的方法得出了相互矛盾的結果，這表明我們對宇宙結構和歷史的理解——即「標準宇宙模型」——可能是不正確的。

這項研究表明，來自被稱為「標準警報」的雙子星發出的引力波的獨立新數據，將如何一勞永逸地打破相互衝突的測量結果之間的僵局。我們已經計算出，通過在未來十年中觀測50顆雙星，我們將有足夠的引力波數據來獨立確定哈勃常數的最佳測量值,我們應該能夠在5至10年內發現足夠多的合併，以回答這個問題。

哈勃常數是20世紀20年代埃德溫·哈勃(Edwin Hubble)和喬治·勒梅特爾(Georges Lemaitre)的研究成果，是宇宙學中最重要的數字之一。這個常數「對於估計空間曲率和宇宙年齡，以及探索宇宙的命運都至關重要。」我們可以測量哈勃常數用兩個方法——一個觀察造父變星恆星和超新星宇宙在當地,和第二個使用測量早期宇宙的宇宙背景輻射,但這些方法不給同樣的價值觀,這意味著我們的標準宇宙模型可能是有缺陷的。

研究開發了一種普遍適用的技術來計算引力波數據將如何解決這個問題。引力波是由雙星中子星在碰撞前向對方旋轉時發出的，這種碰撞產生的明亮閃光可以被望遠鏡探測到。倫敦大學學院的研究人員在2017年8月參與探測引力波事件的第一束光。雙星中子星事件是罕見的，但它們在提供另一條追蹤宇宙如何膨脹的路徑方面是無價的。它們發出的引力波在時空中產生漣漪，激光干涉引力波天文台(LIGO)和室女座(Virgo)實驗可以探測到這些漣漪，從而精確測量出該系統與地球的距離。

另外，通過探測伴隨爆炸的光，天文學家可以確定系統的速度，從而利用哈勃定律計算出哈勃常數。在這項研究中，研究人員模擬了需要多少次這樣的觀測才能解決精確測量哈勃常數的問題。這進而將導致對宇宙如何膨脹的最精確的描述，並幫助我們改進標準的宇宙模型。」

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