“黑暗警报”可能有助于了解宇宙的膨胀速度 并高精度地计算哈勃常数

近年来，宇宙学家一直面临着一个危机：宇宙正在膨胀，但没有人能就它离开我们的速度达成一致。

这是因为用不同的方法测量哈勃常数(描述这种膨胀的基本参数)产生了矛盾的结果。

然而，一次所谓的“黑暗警报”(黑洞或中子星，其影响可以被地球上的重力波探测器探测到，但普通望远镜仍然看不到)的幸运观测可能有助于解决这种紧张。

随着宇宙的膨胀，宇宙中的星系以离我们很远的速度离开地球。速度和距离的关系叫做哈勃常数。根据美国天文学家埃德温哈勃的说法，他在20世纪20年代首次计算出它的价值。

通过观察被称为造父变星的局部宇宙中闪烁的恒星，一些研究人员对哈勃常数进行了现代和高度精确的测量。然而，另一种方法，它依赖于大爆炸后38万年前的光遗迹，被称为宇宙微波背景(CMB)，它给出了完全不同的答案，让宇宙学家对发生了什么感到困惑。

“引力波可以为你提供一种不同的方法来计算哈勃常数，”宾夕法尼亚州立大学的物理学家索拉博博哈尼告诉《生活科学》。

当黑洞或中子星等大质量物体被挤压在一起时，会扭曲时空结构，发出引力波。自2015年以来，美国激光干涉仪重力波天文台(LIGO)及其欧洲同行处女座一直在侦听如此巨大的撞击，这就像他们探测器中的小铃铛一样。

根据与地球的距离，这些事件在LIGO听起来会更大或更小，这样科学家就可以计算出它们发生了多远。在某些情况下，这些重物的撞击也可能导致天文学家在望远镜中捕捉到闪光，从而对它们离开我们的速度进行编码。

到目前为止，研究人员只在引力波和光学信号中观察到这种事件，这是一对中子星，天文学家在2017年在LIGO探测器和其他望远镜中观察到。“尽管如此，物理学家还是计算出了哈勃常数的值，尽管测量中的误差棒大到足以与闪烁恒星和CMB的结果重叠，”Berhanian说。

他补充说：“以前的工作表明，宇宙学家需要看到大约50个类似的事件，这是相当罕见的，以便获得更精确的哈勃常数计算。”

黑暗警报提供了一条可能更快的路线。这种碰撞与闪光灯无关，闪光灯包含了所有关于速度的重要信息。这些事件通过引力波是不可见的，是LIGO和其他引力波设施中最常见的信号。

在接下来的五年里，LIGO探测器有望升级，这将使它们能够解开引力波信号的更多细节，并拾取更多事件，包括更多的黑暗警报。日本的神冈引力波探测器(KAGRA)最近加入了美国和欧洲的设施，印度的探测器将在2024年左右投入使用。

Borhanian说：“有一天，网络应该能够发现天空中隐藏的警报崩溃的发生率是当前科学家的400倍。利用这些信息，天文学家可以在发生碎裂的确切位置识别出一个星系，然后确定该星系飞出地球的速度。没必要找相关的闪光灯。”

Borhanian和他的团队已经证明，质量特别重或不等的物体之间的碰撞(它们被称为金黑警报)会有特别丰富的信息，产生的数据可能会很好地抑制引力波碰撞，并以高精度计算哈勃常数。

他说：“我们可以用一个项目而不是50个项目做到这一点。”这可能足以动摇宇宙学界对这种或那种测量方法的看法。Borhanian将于4月18日在美国物理学会的四月会议上展示他的团队的发现。

引力波天文学家和LIGO团队的玛雅菲什巴赫(Maya Fishbach)说：“因为黑暗警笛仅通过简单的物理学就能提供如此出色的距离测量。”所以他们“极其独特，极其干净，极具魅力”，与工作无关。

她说：“这个小组的结果表明，LIGO及其全球同行应该会在不久的将来开始看到更多定位良好的活动。”菲什巴赫告诉《现场科学》,但其他测量可能会在黑暗警报之前解决哈勃常数危机。

尽管如此，菲什巴赫仍然对引力波宇宙学在未来回答其他基本问题的潜力感到兴奋，例如暗能量的性质和细节，即促进宇宙加速膨胀的神秘物质。