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时空中的涟漪有利于解开宇宙快速膨胀的谜团

2019-2-28@艾米 0 评论

时空中的涟漪有利于解开宇宙快速膨胀的谜团

分析由一对死星创造的空间和时间结构中的波纹,如果科学家们幸运的话,可能很快就能解开围绕宇宙膨胀速度的宇宙谜团。

研究人员曾表示,这是一项新研究的结论,这也可能揭示宇宙的最终命运。

大约138亿年前,宇宙自诞生以来持续膨胀。通过测量宇宙膨胀的当前速度,即哈勃常数,科学家们可以推断出宇宙的年龄和当前状态的细节。他们甚至可以利用这个数字来试图了解宇宙的命运,比如它是否会永远膨胀,自身崩溃或彻底撕裂。

科学家使用两种主要方法来测量哈勃常数。其中一项涉及监测属性科学家能够理解的附近物体,例如称为超新星的恒星爆炸和称为造父变星的脉动恒星,通过估计它们的距离,然后推导出宇宙的膨胀率。另一个侧重于宇宙微波背景,宇宙大爆炸的残余辐射,并研究它如何随着时间的推移而变化,以计算宇宙膨胀的速度。

然而,这两种技术产生了不同的哈勃常数。来自宇宙微波背景的数据表明,宇宙目前以每326万光年大约41.6英里(67公里)的速度膨胀,而附近宇宙的超新星和造父变星的数据显示为每327万光年大约45.3英里的速率(73公里)。这种差异表明标准的宇宙学模型——科学家对宇宙结构和历史的理解,可能是错的。解决这场被称为哈勃常数冲突的论战,可以揭示宇宙的演变和最终命运。

在这项新研究中,物理学家认为,未来来自空间和时间结构中被称为引力波的波纹的数据可能有助于打破这种僵局。纽约Flatiron研究所的天体物理学家斯蒂芬·菲尼(Stephen Feeney)说“哈勃常数冲突 – 我们得到的关于我们的宇宙模型不完整的最大暗示,在5到10年内可以解决”。

根据爱因斯坦的广义相对论,重力是由质量扭曲时空的结果造成的。当任何有质量的物体移动时,它应该产生引力波,这些引力波以光速拉伸,沿途拉伸和挤压时空。

引力波非常弱,直到2016年,科学家才发现它们的第一个直接证据。2017年,科学家还探测到了来自碰撞中子星的引力波,这些中子星是在被称为超新星的灾难性爆炸中死亡的恒星残骸。如果一颗恒星的残骸不足以坍缩成黑洞,它们最终将成为一颗中子星,因为它的引力足以将质子与电子一起压碎形成中子而得名。

与黑洞不同,中子星发出可见光,它们的碰撞也是如此。来自这些合并的引力波,被称为“标准警报”,将帮助科学家确定它们与地球的距离,而来自这些碰撞的光将有助于确定它们相对于地球移动的速度。然后,研究人员可以使用这两组数据来计算哈勃常数。根据菲尼和他的同事们的说法,在未来5到10年内分析大约50对中子星之间的碰撞可能会产生足够的数据来确定哈勃常数的最佳测量值。

然而,该估计取决于中子星碰撞发生的频率。菲尼说:“中子星合并的比率存在相当大的不确定性- 毕竟,迄今为止我们只看到过一次。。如果我们非常幸运地看到那个,合并实际上比我们想象的要少得多,那么观察解释哈勃常数冲突所需的合并数量可能比我们在工作中所述的要长。”

菲尼说,引力波最终可能会支持哈勃常数的一个值,但它们也可能确定哈勃常数的新的第三个值。他补充说,如果发生这种情况,可能会对超新星,造父变星或中子星的行为产生新的见解。

2月14日, 科学家在《物理评论快报》杂志上详细介绍了他们的研究结果。

本文源自 Live Science ,由米粮仓 艾米 基于创作共用协议(CC BY-NC)发布。

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