芝加哥大学天文学家提出用黑洞碰撞数据来测量宇宙扩张的速度 - {$web_name} 来探索这个难题的答案

芝加哥大学天文学家提出用黑洞碰撞资料来测量宇宙扩张的速度
（神秘的地球uux.cn报导）据cnBeta：宇宙是如何进化的？芝加哥大学的天文学家提出了“spectral siren”的方式，来探索这个难题的答案。黑洞就像是宇宙中的“回收站”，而科学家期盼经由某种技巧收集这些消失的宇宙信息，从而揭示宇宙历史的奥秘。
在新近的秋季快速电池续航，这才是真相一项探究中，两名芝加哥大学的天文学家，提出了一种使用多组黑洞碰撞时观测到的资料，来测量宇宙扩张的速度。理论上这有助于合作天文学家理解宇宙是如何进化的、宇宙是由哪些东西组成的，以及宇宙前方的进展走向。
尤其要强调的是，这两位天文学家觉得这项名为“Spectral siren”的新技术，或许能够揭示宇宙中难以捉摸的“青少年”时代的详情。
宇宙膨胀的速度一直是重大的科学辩论主题，它在学术界也称之为“哈勃常数”（Hubble Constant）。但当下宇宙膨胀率的最新彩蛋解析快报测量方式有很各式，但得出的结局略有各异。
以便合作解决这一冲突，科学家们渴望找到衡量这一比率的替代方法。测试这个数字的精确性尤其重大，由于它会作用我们对宇宙年龄、历史和构成等基础难题的理解。
这项新的探究提供了一种升级奇的方式，使用特别的探测器来捕捉黑洞碰撞的宇宙回声。
有时候两个黑洞会互相撞击，从而在时空中形成了一道穿越宇宙的涟漪。在地球上，美国激光干涉引力波天文台 (LIGO) 和意大利 Virgo 天文台可以拾取这些涟漪，这些涟漪被称为引力波（gravitational waves）。
在过去几年时间里，LIGO 和 Virgo 已然观测到了将近 100 起黑洞撞击事情。
每次碰撞形成的引力波通讯都包含有关黑洞品质的信息。但是重磅续集计划指南，通讯一直在穿越太空，在此期间宇宙已然膨胀，这改变了通讯的特性。该论文的两位作者之一，芝加哥大学天体物理学家丹尼尔·霍尔兹（Daniel Holz）阐释说：“例如，假如你把一个黑洞放在宇宙的早期，它的通讯会发生转变，它看起来像一个比实际更大的黑洞”。
而这种方式或许提供了一个独特的窗口，用于观察其他测量手段无法观察到的宇宙“青少年”时期。
假如科学家们能够找到一种方法来测量该通讯如何转变，他们就可以计算出宇宙的膨胀率。难题是校准：他们怎么得知它与原来的转变有多大？
在他们的新论文中，Holz 和第一作者 Jose María Ezquiaga 提议他们可以使用我们有关全部黑洞种群的新知识身为校准工具。例如，当下的证据表明，大多数测试到的本周笔记本电脑合集黑洞的品质是太阳品质的 5 到 40 倍。
美国宇航局爱因斯坦博士后探究员和卡夫利宇宙物理探究所探究员 Ezquiaga 说：“所以我们测量附近黑洞的品质并知晓它们的特征，然后我们再往远处看，看看那些更远的黑洞似乎发生了多大的转变，这可以让你测量宇宙的膨胀”。
有关报导：探究黑洞如何相撞将能合作解决一个天文学风波
（神秘的地球uux.cn报导）据cnBeta：CNET报导，2019年，在加利福尼亚州卡弗里理论物理探究所（KITP）举行的一次会议以一个充满矛盾的告示落幕：“我们不会称其为紧张或难题，而是称其为危机。”KITP的前主任、粒子物理学家David Gross谈到了我们的宇宙膨胀的速度。但 Gross并不忧虑膨胀本身。几十年来，科学家们已然得知宇宙正以指数方式膨胀，由于我们星球周围的天体不断地远离我们和彼此。
以便确定这种宇宙转变到底有多快，科学家们必须计算出一个重大的数值，即哈勃常数--但是，即使在今日，也没有人能够就这个答案达成一致。
所以，天文学界弥漫着一种"危机"，但这是一种摇篮式革新的困境。自从那次紧张的会议以来，各地的专家们已然鲜明地改动了他们看待哈勃常数方程的方式，以试图重启观星者之间的和平。
周一，一个这样的团队提出了一个非同寻常的想法来解决争端，正如8月3日发表在《物理留言快报》上的一篇论文中所概述的那样。
基础上，来自芝加哥大学的天文学家觉得，当潜伏在深空的黑洞相互撞击时（它们有时会这样做），引力“巨兽”会在空间和时间结构中形成回响，或许会留下对解码哈勃常数至关重大的信息痕迹。
最后，假如科学家们能够弄清真正的哈勃常数，他们也可以得出有关我们宇宙的一些真正的大难题的答案，比如。它是如何演变到我们今日目睹的令人惊叹的领域的？它在物理上是由什么构成的？在数十亿年后，在人类不复存在，所以无法留意它的时候，它或许是什么样子？
每隔一段时间，两个巨大的黑洞就会发生碰撞。这意味着两个宇宙中最难以理解的巨大天体结合成一个更为难以理解的巨大天体。
当这种状况发生时，合并会在空间和时间结构中形成涟漪--正如爱因斯坦的广义相对论所提出的那样--就像在池塘中扔下一块石头会在水中形成涟漪一样。
就在Gross和其他物理学家对哈勃常数难题开展紧张辩论的四年前，两个强大的观测站顺利地从地球上捕捉到了这些黑洞引发的涟漪。它们被称为美国的激光干涉仪引力波观测站（LIGO）和意大利处女座干涉仪(Virgo)。
在过去的几年里，LIGO和Virgo都测试到了来自近100对黑洞碰撞的涟漪，依据芝加哥大学的天体物理学家和新探究的共同作者Daniel Holz，这些读数或许合作天文学家们计算出宇宙膨胀的速度。他们或许会对哈勃常数有所知晓。
Holz在一份资讯稿中说：“假如你把一个黑洞放在宇宙的早期，通讯会发生转变，它看起来会是一个比实际状况更大的黑洞。”
这意味着，假如黑洞碰撞发生在太空中的远处，并且通讯已然研究了很长时间，从事情中发出的引力涟漪将受到事情发生后宇宙膨胀的作用。假如你再想想池塘的涟漪，比如说，在池塘里扔下一块石头，通常会在接触点上形成更紧密的涟漪。但是假如你持续观察这些涟漪向外延伸，它们会变得更宽更钝。
所以，假如科学家们能够以某种方式测量黑洞碰撞涟漪的转变，也许可以知晓其中一些转变发生的速度。这将有助于他们知晓宇宙的膨胀或许已然作用到它们的速度，最后，知晓宇宙合法膨胀的速度。
美国宇航局爱因斯坦博士后探究员、卡夫里宇宙学物理探究所探究员和这项新探究的合著者 Jose María Ezquiaga在资讯稿中说：“所以我们测量附近黑洞的品质，知晓它们的特征，然后我们看更远的地方，看看那些更远的黑洞似乎发生了多少转变。这给了你一个衡量宇宙膨胀的规范。”
但有一点需要注意的是 -- 这种被探究人员称为"规范警报器"的技术，如今还不能完全做到。事实上，LIGO和Virgo将不得不真正寻找证据，着手岗位，我们乃至可以想象它在前方变成普遍现象。
"我们最好需要数以千计的这些通讯，在几年内我们应该拥有这些通讯，乃至在前方十年或二十年内拥有更多，"Holz说。"到那时，这将是一个令人难以置信的知晓宇宙的强大方法。"
尽管"规范警报器"方法的一个相当有期盼的方面是，它依赖于爱因斯坦的广义相对论--经过考验的规则，被许多人觉得是牢不可破的，所以难以置信地值得信赖。
探究人员说，相比之下，其他大多数处理哈勃常数危机的科学家都依赖于恒星和星系，这关乎到很多繁琐的天体物理学，并引入了一个诚实的失误或许性。但是，值得注意的是，已然有一些其他专家将引力波身为哈勃常数的测量对象。
例如，在2019年，一个单独的天文学家小组探究了由中子星合并形成的跨越空间和时间的涟漪，这在2017年被LIGO和Virgo察觉。他们试图经由引力波的反向计算来知晓碰撞发生时的亮度，并最后得出哈勃常数的估计。而在同一年，另一个团队提出，我们只需要大约25个中子星碰撞的读数，就可以将常数精确到3%以内。