引力波科学家辉煌的新方法,优化哈勃常数 - 宇宙的扩张和年龄

例证合并中子恒星

艺术家的例证一双合并中子恒星。信用:欧茨格拉夫 - 斯文纳大学Carl Knox

由加利西亚高能源物理学研究所(IGFAE)和Gravitational Wave Discovery(ozgrav)领导的国际科学家团队,提出了一种简单和新的方法来带来准确性通过对一对合并的中子星的单一观测,将哈勃常数测量值降低到2%。

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。

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科学来解决这一挑战引力波:在光线速度行驶的时空织物中的涟漪。在最暴力的宇宙事件中产生引力波,并提供有关宇宙的新信息渠道。它们在两个中子恒星的碰撞期间被排放 - 倒塌的星星的致密核心 - 可以帮助科学家深入挖掘哈勃恒定的谜团。

与黑洞不同,合并中子恒星产生重力和电磁波,例如X射线,无线电波和可见光。虽然引力波可以测量中子恒合并和地球之间的距离,电磁波可以测量整个星系的速度如何远离地球。这为测量霍布尔常数创造了一种新方法。However, even with the help of gravitational waves, it’s still tricky to measure the distance to neutron-star mergers–that’s, in part, why current gravitational-wave based measurements of the Hubble constant have an uncertainty of ~16%, much larger than existing measurements using other traditional techniques.

在着名杂志中最近发表的文章中天体学习期刊字母这是由弧卓越的引力波发现(Ozgrav)和蒙纳士大学校友JuanCalderónBustilo(现在的La Caixa Junior领袖和Marie Curie Sens of Santiago De大学加利西亚高能源物理学研究所La Caixa Junior领袖和Marie Curie Senders)的科学家校友。Compostela,西班牙)提出了一种简单而新颖的方法,可以使用一对合并中子恒星的单一观察来使这些测量的准确性降至2%。

According to Prof Calderón Bustillo, it’s difficult to interpret how far away these mergers occur because “currently, we can’t say if the binary is very far away and facing Earth, or if it’s much closer, with the Earth in its orbital plane.” To decide between these two scenarios, the team proposed to study secondary, much weaker components of the gravitational-wave signals emitted by neutron-star mergers, known as higher modes.

“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,该方法并不是全新的:“我们知道这适用于非常庞大的情况黑洞合并因为当前的探测器可以在更高的模式最突出时记录合并即时。但是在中子恒星的情况下,合并信号的音高非常高,因为我们的探测器无法记录它。我们只能录制早期的轨道,“CalderónBustillo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,该团队对中子 - 星相的计算机模拟可以揭示恒星核物理物质对引力波的影响。研究这些模拟,团队确定了像Nemo这样的检测器可以测量哈勃的恒定,精度为2%。

Tim Dietrich教授的研究教授来自波茨坦大学,说:“我们发现描述了中子在星内表现的方式的细节在引力波中产生微妙的签名,可以大大帮助确定膨胀率宇宙。看到最微小的核规模的效果可以推断出在可能的最大宇宙学中的效果是令人着迷的。“

Samson Leong,中国大学香港大学的本科生和该研究的共同作者指出了“我们的结果最令人兴奋的事情之一是,我们在考虑相当保守的情景时获得了如此巨大的改进。虽然NEMO确实对中子 - 星相用的排放敏感,但更加进化的探测器,如爱因斯坦望远镜或宇宙探险家将更为敏感,因此允许我们以更好的准确度来衡量宇宙的扩展!“。

本研究中最突出的最突出的一个最突出的影响是,它可以确定宇宙是否在当前假设时均匀地扩展。“以前的方法实现了这种精度水平依赖于组合许多观察,假设哈勃常数在所有方向和宇宙的整个历史中相同,”CalderónBustillo说。“在我们的情况下,每个事件都会产生非常准确的”自己的霍布常数“估计,允许我们测试这实际上是一个常数,还是在整个空间和时间内变化。”

参考文献:Juan Calderón Bustillo, Samson H. W. Leong, Tim Dietrich and Paul D. Lasky, 2021年4月30日,Juan Calderón Bustillo, Samson H. W. Leong, Tim Dietrich and Paul D. Lasky天体学习期刊字母
DOI:10.3847 / 2041-8213 / ABF502

6评论论“引力 - 波科学家辉煌的新方法优化哈勃常数 - 宇宙的扩张和年龄”

  1. 引力波不存在是因为重力是普通电磁波的反作用力:
    https://www.youtube.com/watch?v=tfum3valagc.
    宇宙正在扩大,因为每个星系出生,宇宙中心的质量变小,较小的身体吸引着较少的力量。
    出于同样的原因,星系和围绕恒星的行星系都在膨胀。

  2. sìnglebinaryneùtron-star-star merger检测方法ùsìngbòthgŕavitatiònaĺ波浪和耳鸣波浪与MòST成功MèasuredHubbĺeCònstant以ìcìased×1ncèased×ank ankTòòaùthersfùòŕrgoodwòŕks.ofcòùŕse有一个tŕick,当加剧总Gaïaxý然后theCòmparied与其他Galaxiès增加了价值,hŕ地和HubbleCònstantRègaìn的价值相同,Unìqùepreviòùsòne。

  3. 没有扩张,只有内在的运动。从远处看,它看起来就像一个扩散模式,几乎没有变化。空间是无限的,那么“膨胀”这个词应该怎么用呢?“无限”没有大小容纳,在这里收缩或扩张起作用…

  4. 宇宙的无限税收我的理解或我理解的能力。如果我们复制问题,包括增加加速,我们进一步走了,我们越仔细观察了一个题名为尼尔的天体物理学家;“Uivere不仅比你想象的陌生人,它比我们想象的陌生人”。“我们所能做的就是继续尝试。

  5. 弗朗西斯格兰特|5月6日,2021年下午12:19|回复

    如何在项目Nemo的状态下给我们发出崩溃。不知道这是什么。
    伟大的文章!我不清楚一些讨论,但更多的信息会出现。
    弗兰克补助金

  6. FranciscoPeñaCastellanos.|5月6日,2021年下午2:45|回复

    非常实用和有趣的技术。我想试试Pearlaqua微系统来净化我们家的水。我可以知道到哥伦比亚的运费和运输方式吗?

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