科学家们可能已经找到了一种利用黑洞相互碰撞来测量宇宙膨胀速度的方法，并很可能会解决围绕暗物质的一些神秘问题（暗能量是推动宇宙加速膨胀的一股神秘力量）。
黑洞的剧烈合并会在时空中释放出引力波，而这项新技术能够测量这些信号的变化。
* 黑洞合并会发射引力波
20世纪90年代末，天文学家知道了宇宙正在加速膨胀，他们称这种膨胀的速度为“哈勃常数”。但是，当科学家们根据对宇宙的观察和现有理论计算哈勃常数时，他们最终得到了截然不同的值。因此，科学家们希望利用双黑洞之间的宇宙级碰撞，来为哈勃常数提供另一种测量技术，这被称为“光谱测量法”。这种测量方法可以更详细地揭示宇宙是如何演化的，以及它最初的样子。
理解宇宙的演化可以帮助宇宙学家解决一些关于暗能量的关键谜题。暗能量约占宇宙物质和能量的68%，科学家们想要确定这股神秘的力量何时开始统治宇宙，以及为什么会发生这种转换。
“光谱测量法”的核心是引力波——空间和时间结构的波浪，由强大的宇宙事件发射，如中子星和黑洞等大质量致密物体的碰撞和合并。
在地球上，许多激光干涉仪可以测量这些微弱的引力波信号，比如激光干涉引力波天文台、意大利室女座天文台和日本神冈引力波探测器等等。
自2015年9月首次探测到引力波以来，激光干涉引力波天文台已经收集了大约100次远距离合并的数据。每一次探测都为科学家提供了参与合并的黑洞大小的线索。例如，第一次探测到引力波源于两个黑洞的碰撞，每个黑洞的质量大约是太阳的30倍。
“光谱测量法”表明，引力波信号也可能转化为其他信号。具体来说，当这些时空涟漪跨越了很长的时间尺度到达地球时，它们的信号属性会随着宇宙的膨胀而改变。
该研究的合著者、芝加哥大学天体物理学家丹尼尔·霍尔兹在一份声明中说：“例如，如果你把一个黑洞放在宇宙中更早的时候，信号会发生变化——它看起来会比实际更大。”
为了解以引力波数据编码的宇宙膨胀速率的信息，科学家们需要知道信号在太空中发射后发生了什么变化。霍尔兹和他的同事认为，新发现的黑洞群可以作为评估这些变化的工具。
芝加哥大学的天体物理学家何塞·埃兹奎加在声明中说：“所以我们测量附近黑洞的质量，了解它们的特征，然后我们观察更远的地方，看看更远的那些黑洞发生了多大的变化，这给了我们一个衡量宇宙膨胀的标准。”
因为引力波像光一样，需要从时间源头传播到地球，探测到这些来自更遥远的黑洞合并的波浪可以让科学家回顾过去。该研究的作者说，随着激光干涉引力波天文台和其他探测器变得更加强大，并能探测到更遥远的引力波信号，研究人员也许有一天可以观察到发生在100亿年前的碰撞——大约在大爆炸后38亿年。这也是研究人员认为暗能量开始主导其他形式的物质和能量的时候。
埃兹奎加说：“大约在那个时候，宇宙中的主导力量从暗物质转变为暗能量——我们对这一关键转变非常感兴趣。”
埃兹奎加和霍尔兹说，测量哈勃常数的光谱测量法可能比其他技术更有优势，比如测量来自遥远超新星或爆炸恒星的光的频率变化。
然而，这项新技术所依赖的是爱因斯坦已经建立好的引力模型——广义相对论，并使用黑洞作为内置的校准工具。随着从黑洞碰撞中收集到更多的引力波数据，这种校准将不断得到改善。
霍尔兹总结道：“我们需要数千个这样的信号，在未来的一二十年甚至会出现更多，这将是了解宇宙的一种极其强大的方法。”
（科幻世界 独家编译）
最热文章
京ICP备11000850号-1 
京公网安备11010502039775号
信息网络传播视听节目许可证0111611号
国家科技基础条件平台
© 2011- 版权所有：中国数字科技馆 未经书面许可任何人不得复制或镜像
京公网安备11010502039775号 
添加官方微信了解最新资讯
微信
新浪微博
QQ
QQ空间
