據(jù)外媒報(bào)道，考慮到我們目前估估算宇宙膨脹速率的兩種最佳方法--測量脈動(dòng)和爆炸恒星的亮度和速度以及觀察早期宇宙輻射的波動(dòng)--給出的答案非常不同，這表明我們的宇宙理論可能是錯(cuò)誤的。第三種測量方法則是觀察由黑洞-中子星碰撞引起的光的爆炸和空間結(jié)構(gòu)的波紋，這應(yīng)該有助于解決這個(gè)分歧并搞清楚我們的宇宙理論是否需要重寫。

這項(xiàng)發(fā)表在《Physical Review Letters》上的新研究模擬了2.5萬個(gè)黑洞和中子星碰撞的場景，目的是看看到本世紀(jì)20年代中后期，地球上的儀器可能會(huì)探測到多少個(gè)。

研究人員發(fā)現(xiàn)，等到2030年，地球上的儀器獎(jiǎng)可以探測到多達(dá)3000次由這樣碰撞造成的時(shí)空漣漪，在約100次這樣的碰撞中，望遠(yuǎn)鏡還能觀測到伴隨的光爆炸。他們得出的結(jié)論是，這些數(shù)據(jù)足以提供一種全新的、完全獨(dú)立的宇宙膨脹率測量方法，其精確性和可靠性足以證實(shí)或否定新物理學(xué)的必要性。

該論文的論文主要作者、來自倫敦大學(xué)物理與天文學(xué)的Stephen Feeney博士(指出：“中子星是一顆死星，是由一顆非常大的恒星爆炸后坍縮產(chǎn)生，它的密度令人難以置信--雖然通常情況下直徑為10英里，但質(zhì)量是我們太陽的兩倍。”它跟黑洞的碰撞是災(zāi)難性的事件，會(huì)造成時(shí)空波動(dòng)即引力波，我們現(xiàn)在可以在地球上通過LIGO和Virgo等天文臺(tái)探測到引力波。

“我們還沒有探測到這些碰撞產(chǎn)生的光。但探測引力波設(shè)備靈敏度的提高加上印度和日本的新探測器將使得我們能探測到的此類事件的數(shù)量出現(xiàn)巨大飛躍。這是令人難以置信的激動(dòng)，其應(yīng)該會(huì)為天體物理學(xué)開辟一個(gè)新時(shí)代，”Feeney說道。

為了計(jì)算出宇宙的膨脹率即所謂的哈勃常數(shù)，天體物理學(xué)家需要知道天體跟地球的距離以及它們遠(yuǎn)離地球的速度。分析引力波可以告訴我們碰撞的距離，這一切只需要確定速度即可。

要知道發(fā)生碰撞的星系離開我們的速度需要觀察光的“紅移”--也就是說，一個(gè)光源產(chǎn)生的光的波長是如何被它的運(yùn)動(dòng)拉伸的。伴隨這些碰撞而來的光爆炸將幫助我們精確定位碰撞發(fā)生的星系，從而使得研究人員能結(jié)合測量該星系的距離和紅移。

Feeney博士指出：“這些災(zāi)難性事件的計(jì)算機(jī)模型還不完整，這項(xiàng)研究應(yīng)該為改進(jìn)它們提供額外的動(dòng)力。如果我們的假設(shè)是正確的，那么許多這樣的碰撞將不會(huì)產(chǎn)生我們可以探測到的爆炸--黑洞將吞噬恒星而不會(huì)留下任何痕跡。但在某些情況下，一個(gè)較小的黑洞可能會(huì)在吞噬中子星之前先將其撕裂，其可能會(huì)在洞外留下釋放電磁輻射的物質(zhì)。”

合著者Hiranya Peiris教授則表示：“關(guān)于哈勃常數(shù)的分歧是宇宙學(xué)中最大的謎團(tuán)之一。除了幫助我們解開這個(gè)謎題，這些災(zāi)難性事件的時(shí)空漣漪還為我們打開了一扇了解宇宙的新窗口。在未來的十年里，我們可以期待許多激動(dòng)人心的發(fā)現(xiàn)。”

引力波在美國的兩個(gè)天文臺(tái)(LIGO實(shí)驗(yàn)室)、意大利的一個(gè)天文臺(tái)(Virgo)、日本的一個(gè)天文臺(tái)(KAGRA)被觀測到。現(xiàn)在，第五個(gè)該類型天文臺(tái)--LIGO-India正在建設(shè)中。

我們目前對宇宙膨脹的兩個(gè)最佳估計(jì)是67公里每秒每百萬秒差距(326萬光年)和74公里美秒每百萬秒差距。第一個(gè)來自于對宇宙微波背景的分析--由大爆炸留下的輻射，而第二個(gè)來自于比較跟地球不同距離的恒星--尤其是造父變星以及被稱為Ia型超新星的爆炸恒星。

Feeney博士解釋稱：“由于微波背景測量需要一個(gè)完整的宇宙理論，而恒星法不需要，這一分歧提供了超越我們目前理解的新物理的誘人證據(jù)。然，在我們做出這樣的斷言之前，我們需要通過完全獨(dú)立的觀察來證實(shí)這個(gè)分歧--我們相信黑洞和中子星的碰撞可以提供這些意見。”

關(guān)鍵詞： 中子星碰撞