引力波科学家改进哈勃天富代理是Q574900吗?常数的新方法——宇宙的膨胀和年龄

时间:2021-05-07 09:21 作者:http://zdtnx.com.cn/ 分享到:
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一个国际科学家小组,由加利西亚语的高能物理研究所(IGFAE)和弧卓越中心重力波发现(OzGrav),提出了一种简单而新颖的方式,让哈勃常数测量的准确性下降到2%,使用单一的观察合并中子星的一对。
 
宇宙在不断膨胀。正因为如此,遥远的物体,比如星系,会远离我们。事实上,它们离得越远,移动得越快。科学家们通过一个著名的数字——哈勃常数来描述这种膨胀。哈勃常数告诉我们,宇宙中物体远离我们的速度取决于它们与我们的距离。通过精确测量哈勃常数,我们还可以确定宇宙的一些最基本属性,包括它的年龄。天富代理是Q574900吗?
 
几十年来,科学家们对哈勃常数的测量精度不断提高,他们收集了宇宙中发出的电磁信号,但却得到了一个具有挑战性的结果:目前最好的两种测量方法得出的结果不一致。自2015年以来,科学家们一直试图用引力波科学来解决这一挑战:以光速传播的时空结构中的涟漪。引力波产生于最剧烈的宇宙事件中,并提供了一个关于宇宙信息的新渠道。它们是在两颗中子星(坍缩恒星的密集内核)碰撞时释放出来的,可以帮助科学家们更深入地挖掘哈勃永恒的奥秘。天富代理是Q574900吗?
 
与黑洞不同的是,中子星的合并同时产生了引力波和电磁波,如x射线、无线电波和可见光。引力波可以测量中子星合并和地球之间的距离,而电磁波可以测量整个星系远离地球的速度。这创造了一种测量哈勃常数的新方法。然而,即使有了引力波的帮助,测量到中子星合并的距离仍然很棘手——这就是为什么目前基于引力波测量的哈勃常数的不确定性约为16%,比现有使用其他传统技术测量的不确定性要大得多的部分原因。
 
在著名期刊《天体物理学杂志通讯》最近发表的一篇文章中,由ARC引力波发现卓越中心(OzGrav)和莫纳什大学校友Juan Calderón Bustillo教授领导的科学家团队(现为西班牙圣地亚哥德孔波斯特拉大学加利西亚高能物理研究所La Caixa初级领导和玛丽·居里研究员),提出了一种简单而新颖的方法,通过对一对合并的中子星的单一观测将测量精度降低到2%。
 
根据Calderón Bustillo教授的说法,很难解释这些合并发生在多远的地方,因为“目前,我们还不能说这对双星是离地球很远,还是离地球近得多,因为地球在它的轨道平面上。”为了在这两种情况中做出选择,研究小组提议研究由中子星合并发出的引力波信号中次要的、弱得多的分量,即所谓的高模式。
 
“就像管弦乐队演奏不同的乐器一样,中子星合并通过不同的模式发射引力波,”Calderón Bustillo教授解释道。“当合并的中子星面对你时,你只能听到声音最大的仪器。但是,如果你靠近合并的轨道平面,你也应该听到次要的。这使我们能够确定中子星合并的倾斜度,更好地测量距离。”
 
然而,这种方法并不是全新的:“我们知道这种方法对于非常大质量的黑洞合并很有效,因为我们目前的探测器可以记录下高模式最显著时的合并瞬间。”但在中子星的例子中,合并信号的音调如此之高,以至于我们的探测器无法记录下来。我们只能记录早期的轨道,”Calderón Bustillo教授说。
 
未来的引力波探测器,比如澳大利亚提议的NEMO项目,将能够进入中子星的实际合并阶段。“当两颗中子星合并时,控制它们物质的核物理会产生非常丰富的信号,如果能检测到这些信号,就能让我们确切地知道地球相对于合并轨道平面的位置,”来自莫纳什大学的合著者、OzGrav首席调查员保罗·拉斯基博士说。Lasky博士也是NEMO项目的负责人之一。“像NEMO这样的探测器可以探测到这些丰富的信号,”他补充道。
 
在他们的研究中,该团队进行了中子星合并的计算机模拟,可以揭示恒星核物理对引力波的影响。通过研究这些模拟,研究小组确定像NEMO这样的探测器可以以2%的精度测量哈勃常数。
 
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