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标题: 新研究：黑洞碰撞可能展现了宇宙膨胀的速度 [打印本页]

作者: 虎勾爸 时间: 2022-11-7 04:49
标题: 新研究：黑洞碰撞可能展现了宇宙膨胀的速度

黑洞通常是信息消失的地方，但科学家们可能已经找到了一个技巧，使用它的最后时刻告诉我们宇宙的汗青。
在一项新的研究中，两位天体物理学家提出了一种方法，即如何使用成对的碰撞黑洞来丈量我们的宇宙膨胀的速度，从而相识宇宙是如何演化的，它是由什么构成的，以及它的发展方向。
特别是，科学家们认为，他们称之为“光谱警笛”的新技能可能能够告诉我们宇宙中原本难以捉摸的“青少年”岁月。
关于宇宙膨胀的速度到底有多快，有一个正在进行的重大科学辩说 - 这个数字被称为哈勃常数。到目前为止，可用的差异方法得出的答案略有差异，科学家们渴望找到丈量这一速率的替换方法。检查这个数字的正确性尤其紧张，因为它会影响我们对根本题目的理解，如宇宙的年龄、汗青和构成。
这项新研究提供了一种使用特殊探测器进行这种盘算的方法，这些探测器可以拾取黑洞碰撞的宇宙回声。
偶尔，两个黑洞会相互撞击——这一事故是如此强盛，以至于它在时空中掀起了一股波纹，在宇宙中传播。在地球上，美国激光干涉仪引力波天文台（LIGO）和意大利天文台童贞座可以拾取这些荡漾，这些荡漾被称为引力波。
在已往的几年里，LIGO和Virgo收集了近100对碰撞黑洞的读数。
每次碰撞的信号都包含有关黑洞质量的信息。但是信号一直在太空中传播，在此期间，宇宙膨胀了，这改变了信号的性子。
“比方，如果你拿一个黑洞把它放在宇宙的更早位置，信号就会改变，它看起来像一个比现实更大的黑洞，”芝加哥大学天体物理学家丹尼尔霍尔兹表明说，他是该论文的两位作者之一。
这种方法可能为宇宙的“青少年”岁月提供了一个独特的窗口，这些岁月很难用其他方法研究。
如果科学家能够找到一种方法来丈量该信号是如何变化的，他们就可以盘算出宇宙的膨胀速率。题目是校准：他们如何知道它与原始版本相比变化了多少？
在他们的新论文中，霍尔兹和第一作者何塞·玛丽亚·埃斯基亚加（Jose María Ezquiaga）发起他们使用我们关于整个黑洞群的新发现的知识作为校准工具。比方，目前的证据表明，大多数检测到的黑洞的质量是太阳质量的5到40倍。
“因此，我们丈量附近黑洞的质量并相识它们的特征，然后我们向更远的地方看，看看这些黑洞似乎已经转移了多少，”美国宇航局爱因斯坦博士后研究员和Kavli宇宙学物理研究所研究员Ezquiaga说。“这给了你一个宇宙膨胀的量度。
作者将其称为“光谱警笛”方法，这是Holz及其合作者一直在开创的“标准警笛”方法的新方法。（这个名字参考了天文学中使用的“标准蜡烛”方法。
科学家们很高兴，因为在将来，随着LIGO本事的扩展，这种方法可能会为宇宙的“青少年”岁月（约莫100亿年前）提供一个独特的窗口，而这些岁月很难用其他方法研究。
研究人员可以使用宇宙微波背景来观察宇宙最早的时刻，他们可以环顾我们银河系附近的星系，以研究宇宙最近的汗青。但中心时期更难到达，这是一个具有特殊科学意义的范畴。
“约莫在那个时间，我们从暗物质成为宇宙中的主要力量转向暗能量接受，我们对研究这种关键的转变非常感爱好，”Ezquiaga说。
作者说，这种方法的另一个优点是，我们的科学知识差距造成的不确定性更少。
“通过使用整个黑洞群，该方法可以自我校准，直接辨认和改正错误，”Holz说。用于盘算哈勃常数的其他方法依靠于我们目前对恒星和星系物理学的理解，这涉及许多复杂的物理学和天体物理学。这意味着如果还有我们还不知道的东西，丈量可能会被扬弃很多。
相比之下，这种新的黑洞方法险些完全依靠于爱因斯坦的引力理论，该理论颠末充实研究，并且已经站出来反对迄今为止科学家试图测试它的所有方式。
他们从所有黑洞获得的读数越多，这种校准就越正确。
“我们最好须要数千个如许的信号，我们应该在几年内拥有这些信号，在将来十年或二十年内乃至更多，”Holz说。“在这一点上，这将是相识宇宙的一种非常强盛的方法。

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