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中子星碰撞引力波新研究:为破解宇宙膨胀速度之谜提供新线索

   时间:2026-07-02 17:10:49 来源:快讯编辑:快讯 IP:北京 发表评论无障碍通道
 

在宇宙学领域,哈勃常数的测量一直是科学家们关注的焦点。这个表征宇宙膨胀速度的参数,不仅为天文学家设定了宇宙尺度,还关乎我们对宇宙起源和结局的认知。然而,近年来不同测量方法得出的哈勃常数结果存在显著差异,这一被称为“哈勃张力”的问题,成为现代宇宙学面临的最大挑战之一。

目前,测量哈勃常数主要有两种方法。一种利用宇宙大爆炸的剩余光线,这些光线穿越了几乎整个宇宙年龄的时间才到达地球,通过对这些遥远宇宙的观测,科学家得出哈勃常数为每秒67到68公里每兆秒差距(1兆秒差距约326万光年)。另一种方法则聚焦于近邻宇宙,通过观测脉动星和超新星等天体发出的光进行测量,结果约为每秒72到74公里每兆秒差距。两种高精度测量结果的大相径庭,让科学家们困惑不已,究竟是测量方法存在误差,还是我们对宇宙演化方式的理解存在根本性缺陷,亟待新物理学来解释,成为亟待解决的谜题。

为打破这一僵局,科学家们将目光投向了引力波。引力波是极端致密天体碰撞时在时空结构中产生的巨大涟漪,为测量宇宙膨胀提供了独立的方法。2017年,科学家首次探测到来自中子星碰撞的引力波,与黑洞碰撞不同,这次碰撞还产生了光辐射,使天文学家得以确定其发生的邻近星系。

将中子星碰撞的位置信息与引力波信号相结合,研究人员能够依据爱因斯坦的引力理论对哈勃常数进行测量。然而,首次测量结果并不理想,精度远低于构成哈勃张力的测量结果,且恰好落在相互矛盾的测量值之间,未能解决哈勃张力问题。

此后,天文学家持续努力提高测量精度。对于GW170817这一中子星碰撞事件,最佳测量结果来自全球射电望远镜网络对碰撞余波的追踪。当中子星碰撞合并时,会产生超快的带电粒子喷流,射电望远镜揭示了喷流余辉的运动和结构。尽管这些数据降低了不确定性,但测量结果仍与哈勃张力的双方都相符,未能给出明确答案。

有趣的是,这一结果与来自遥远宇宙的测量值吻合度更高,尽管研究方法也依赖于近邻宇宙。这暗示哈勃张力可能并非源于我们对宇宙理解的错误,而是影响其他近邻宇宙研究方法的细微校准问题。不过,目前该结果的精度仍比领先的近邻宇宙测量结果低四倍。由于中子星碰撞事件较为罕见,要利用引力波明确解决哈勃张力问题,可能还需等待一段时间。但这一研究无疑为天文学这一最大难题提供了重要的新线索。

 
 
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