
宇宙从大爆炸(从左侧启动)到当代的延迟泄漏图。图片着手:NASA
咱们已知宇宙在扩张
数十年来,东说念主们直知说念宇宙在延迟。科学们使用多种技能测量咫尺宇宙的扩张速率,即哈勃常数。这些法里面致,且基于换取的物理旨趣,因此系数不雅测得到的哈勃常数值本应相互吻。但是,来自早期宇宙数据集的测值与来其后期宇宙数据集的测值却存在各异。这个问题被称为哈勃张力(Hubble tension),被合计是宇宙学中进犯的未解之谜之。
全新专揽引力波计较哈勃常数的法
伊利诺伊大学香槟分校(University of Illinois Urbana‑Champaign)格兰杰工程学院(Grainger College of Engineering)以及芝加哥大学(University of Chicago)的天体物理学、宇宙学与物理学团队缔造了种专揽引力波——时空中的眇小波纹——计较哈勃常数的新法。看管东说念主员校正了先前基于引力波测量哈勃常数的精度。跟着改日不雅测引力波才气的擢升,这新法可杰出提哈勃常数的测定精度,匡助科学接近处置哈勃张力。
伊利诺伊大学物理学教会 Nicolás Yunes 评价:“这后果特地进犯——获取个立的哈勃常数测量值对处置现时的哈勃张力至关进犯。咱们的式是专揽引力波擢升哈勃常数断精度的立异法。”Yunes 是伊利诺伊校园内 好意思国宇宙看管中心(ICASU) 的独创主任。
芝加哥大学物理与天体物理学教会、该看管的著者 Daniel Holz 说:“咱们莫得每天皆能得到全新的宇宙学用具。咱们展示了通过使用远方星系中并黑洞产生的配景引力波嗡鸣,来了解宇宙的年岁与因素。这是个令东说念主抖擞、全新的向,咱们期待将法应用于改日数据集,以匡助经管哈勃常数以特地他关键宇宙学量。”
团队成员与论文发表呼伦贝尔隔热条设备厂家
除 Yunes 与 Holz 外,团队还包括:
伊利诺伊物理系看管生 Bryce Cousins(NSF 看管生学金执有东说念主,本文作家)
伊利诺伊物理系看管生 Kristen Schumacher(NSF 看管生学金执有东说念主)
伊利诺伊物理系博士后看管员 Ka‑wai Adrian Chung
芝加哥大学博士后看管员 Colm Talbot 与 Thomas Callister(均为 Kavli 宇宙物理看管所博士后学金获取者)
论文已被 《Physical Review Letters》 罗致,将于 3 月 11 日历刊发表;全文可即刻在 arXiv 预印本事业器上查阅。
哈勃常数的历史测量
自 20 世纪早期以来呼伦贝尔隔热条设备厂家,测定宇宙延迟速率的各式法约莫可分为两类:电磁不雅测与引力波数据。
圭臬星灯法:专揽已知属的新星(恒星牺牲时的亮堂爆炸)——既可计较其与地球的距离,又可成功测得其隔离地球的速率。结这两项信息即可得到宇宙的扩张速率。
引力波法:自 2015 年次探伤到引力波以来,新的测量技能得以杀青。引力波是由黑洞或中子星等紧致天体的能碰撞产生的时空波纹,访佛于投石后在水面扩散的齐心波。引力波以光速传播,终可到达地球探伤器。环球引力波探伤网罗由 LIGO‑Virgo‑KAGRA(LVK) 作组运营,成员过 2000 东说念主。
专揽引力波测定哈勃常数的念念路
通过引力波计较哈勃常数的念念路访佛于电磁波专揽新星的作念法:专揽“圭臬信标”法可苟且获取黑洞并事件的距离,但因宇宙延迟致并点相干于地球的**径向速率(即再生速率)**法成功测定。为用此技能计较哈勃常数,天文体须识别并产生的光信号或找到其宿主星系。
表面上,这些不同技能应给出致的哈勃常数值,但是推行并非如斯。若哈勃张力法处置,简略会揭示早期宇宙的全新物理。现存的广博处置案均波及修改早期宇宙的能量因素或行为,塑料挤出机以解释扩张速率测量的各异,举例早期暗能量、暗能量与暗物资与中微子之间的相互作用等。
新式引力波配景法测定哈勃常数
在本看管中,Yunes、Cousins 与其作家建议了种立异法,专揽 LVK 网罗尚未敏锐到的引力波配景(stochastic background)来测定哈勃常数。
Cousins 解释说:“由于咱们不雅察到单个黑洞碰撞事件,可算全宇宙中此类碰撞发生的速率。基于这些速率,咱们预期还有无数咱们法成功不雅测到的事件——这即是引力波配景。”
团队演示,若哈勃常数较低,致碰撞发生的空间总体体积小,从而物体碰撞密度。碰撞密度升会增强引力波配景信号的强度,因此若配景未被检测到,可撤销低哈勃常数值。
该团队将此法定名为 当场信标法(stochastic siren method),强调构成配景的碰撞事件是当场出现的。
应用当场信标法教练 LVK 数据
团队将当场信标法应用于现时 LVK 作组的数据。行动成见考证,他们发现引力波配景的未检测即可提供对慢速宇宙扩张速率的搁置根据。随后,他们将当场信标法与单个黑洞碰撞得到的哈勃常数测量相结,得到准确的扩张速率。这解说该法可行,并将哈勃常数的测值入哈勃张力区间。
跟着引力波探伤器奢睿度擢升,团队的法可杰出校正哈勃常数测量。瞻望在改日六年内将检测到引力波配景;在此之前,当场信标法将随配景上限的提,迟缓经管的哈勃常数值,为不需好意思满检测的情况下仍可探伤哈勃张力提供另技能。
Cousins 泄漏:“跟着奢睿度擢升,杰出经管或致使探伤到配景,将为改日应用该法铺路,并使咱们接近处置哈勃张力。”
勇编撰自论文"Stochastic Siren: Astrophysical gravitational-wave background measurements of the hubble constant".Physical Review Letters.2026关系信息呼伦贝尔隔热条设备厂家,文中配图若未特地标注出处,均着手于自绘或公开图库。
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