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天文学家开发测量哈勃常数的新方法

  • 科学
  • 2019-08-10 11:20:20
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在哈勃常数测量当前我们的宇宙的膨胀速度和扮演宇宙学的基础性作用:它可以用来确定宇宙的大小和年龄,以及作为解释宇宙天体观测的重要工具。一个国际天文学家团队使用了GW170817的引力波和无线电观测的组合,GW170817是2017年探测到的两颗中子星的合并,为哈勃常数提供了更精确的值。

确定哈勃常数的两种主要方法使用宇宙微波背景(CMB)的特征,即大爆炸或Ia型超新星爆炸的剩余辐射。但是,这两种方法给出了不同的结果。

国家射电天文观测台(NRAO)和加州理工学院的天文学家Kunal Mooley博士说:“中子星合并为我们提供了一种测量哈勃常数的新方法,并希望能够解决这个问题。”

新技术类似于使用超新星爆炸的技术。

类型Ia超新星被认为都具有固有的亮度,可以根据它们变亮然后逐渐消失的速度来计算。

测量从地球上看到的亮度然后告诉超新星爆炸的距离。

测量来自超新星主星系的光的多普勒频移表明了星系从地球后退的速度。速度除以距离得到哈勃常数。

为了获得准确的数字,必须在不同距离进行许多这样的测量。

当两颗巨大的中子星碰撞时,它们会产生爆炸和一股引力波。

引力波信号的形状告诉科学家引力波爆发是多么“明亮”。

测量地球接收到的引力波的“亮度”或强度可以产生距离。

“这是一种完全独立的测量手段,我们希望能够澄清哈勃常数的真正价值,”Mooley博士说。

然而,有一个扭曲。引力波的强度随着它们相对于两个中子星的轨道平面的取向而变化。引力波在垂直于轨道平面的方向上更强,如果从地球看到轨道平面是边缘的,则引力波更弱。

“为了利用引力波来测量距离,我们需要知道这种方向,”斯威本科技大学的天文学家亚当·德勒博士说。

在几个月的时间里,天文学家使用射电望远镜来测量GW170817事件所喷射的超高速物质射流的运动。

“我们使用这些测量结果和详细的流体动力学模拟来确定方向角,从而允许使用引力波来确定距离,”来自特拉维夫大学的Ehud Nakar博士说。

天文学家计算出哈勃常数值介于40.6英里(65.3公里)和每秒4000英里(75.6公里)之间。

他们说:“这次单次测量,距离地球大约1.3亿光年的事件,还不足以解决不确定性,但现在该技术可用于未来用引力波探测到的中子星合并。”

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