據(jù)CNET報(bào)道，2019年，在加利福尼亞州卡弗里理論物理研究所（KITP）舉行的一次會(huì)議以一個(gè)充滿矛盾的聲明結(jié)束：“我們不會(huì)稱其為緊張或問題，而是稱其為危機(jī)。”KITP的前主任、粒子物理學(xué)家David Gross談到了我們的宇宙膨脹的速度。但 Gross并不擔(dān)心膨脹本身。幾十年來，科學(xué)家們已經(jīng)知道宇宙正在以指數(shù)方式膨脹，因?yàn)槲覀冃乔蛑車?span id="win3z2k" class="wpcom_tag_link">天體不斷地遠(yuǎn)離我們和彼此。
為了確定這種宇宙轉(zhuǎn)變到底有多快，科學(xué)家們必須計(jì)算出一個(gè)重要的數(shù)值，即哈勃常數(shù)–然而，即使在今天，也沒有人能夠就這個(gè)答案達(dá)成一致。
因此，天文學(xué)界彌漫著一種”危機(jī)”，但這是一種搖籃式創(chuàng)新的困境。自從那次緊張的會(huì)議以來，各地的專家們已經(jīng)鮮明地調(diào)整了他們看待哈勃常數(shù)方程的方式，以試圖恢復(fù)觀星者之間的和平。
周一，一個(gè)這樣的團(tuán)隊(duì)提出了一個(gè)非同尋常的想法來解決爭端，正如8月3日發(fā)表在《物理評論快報(bào)》上的一篇論文中所概述的那樣。
基本上，來自芝加哥大學(xué)的天文學(xué)家認(rèn)為，當(dāng)潛伏在深空的黑洞相互撞擊時(shí)（它們有時(shí)會(huì)這樣做），引力“巨獸”會(huì)在空間和時(shí)間結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生回響，可能會(huì)留下對解碼哈勃常數(shù)至關(guān)重要的信息痕跡。
最終，如果科學(xué)家們能夠弄清真正的哈勃常數(shù)，他們也可以得出關(guān)于我們宇宙的一些真正的大問題的答案，比如。它是如何演變到我們今天看到的令人驚嘆的領(lǐng)域的？它在物理上是由什么構(gòu)成的？在數(shù)十億年后，在人類不復(fù)存在，因此無法關(guān)注它的時(shí)候，它可能是什么樣子？
每隔一段時(shí)間，兩個(gè)巨大的黑洞就會(huì)發(fā)生碰撞。這意味著兩個(gè)宇宙中最難以理解的巨大天體結(jié)合成一個(gè)更加難以理解的巨大天體。
當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，合并會(huì)在空間和時(shí)間結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生漣漪–正如愛因斯坦的廣義相對論所提出的那樣–就像在池塘中扔下一塊石頭會(huì)在水中產(chǎn)生漣漪一樣。
就在Gross和其他物理學(xué)家對哈勃常數(shù)難題進(jìn)行緊張辯論的四年前，兩個(gè)強(qiáng)大的觀測站成功地從地球上捕捉到了這些黑洞引起的漣漪。它們被稱為美國的激光干涉儀引力波觀測站（LIGO）和意大利處女座干涉儀(Virgo)。
在過去的幾年里，LIGO和Virgo都檢測到了來自近100對黑洞碰撞的漣漪，根據(jù)芝加哥大學(xué)的天體物理學(xué)家和新研究的共同作者Daniel Holz，這些讀數(shù)可能幫助天文學(xué)家們計(jì)算出宇宙膨脹的速度。他們可能會(huì)對哈勃常數(shù)有所了解。
Holz在一份新聞稿中說：“如果你把一個(gè)黑洞放在宇宙的早期，信號會(huì)發(fā)生變化，它看起來會(huì)是一個(gè)比實(shí)際情況更大的黑洞。”
這意味著，如果黑洞碰撞發(fā)生在太空中的遠(yuǎn)處，而且信號已經(jīng)傳播了很長時(shí)間，從事件中發(fā)出的引力漣漪將受到事件發(fā)生后宇宙膨脹的影響。如果你再想想池塘的漣漪，比如說，在池塘里扔下一塊石頭，通常會(huì)在接觸點(diǎn)上產(chǎn)生更緊密的漣漪。但是如果你繼續(xù)觀察這些漣漪向外延伸，它們會(huì)變得更寬更鈍。
因此，如果科學(xué)家們能夠以某種方式測量黑洞碰撞漣漪的變化，也許可以了解其中一些變化發(fā)生的速度。這將有助于他們了解宇宙的膨脹可能已經(jīng)影響到它們的速度，最后，了解宇宙合法膨脹的速度。
美國宇航局愛因斯坦博士后研究員、卡夫里宇宙學(xué)物理研究所研究員和這項(xiàng)新研究的合著者 Jose María Ezquiaga在新聞稿中說：“所以我們測量附近黑洞的質(zhì)量，了解它們的特征，然后我們看更遠(yuǎn)的地方，看看那些更遠(yuǎn)的黑洞似乎發(fā)生了多少變化。這給了你一個(gè)衡量宇宙膨脹的標(biāo)準(zhǔn)。”
但有一點(diǎn)需要注意的是 — 這種被研究人員稱為”標(biāo)準(zhǔn)警報(bào)器”的技術(shù)，現(xiàn)在還不能完全實(shí)現(xiàn)。事實(shí)上，LIGO和Virgo將不得不真正尋找證據(jù)，開始工作，我們甚至可以想象它在未來成為普遍現(xiàn)象。
“我們最好需要數(shù)以千計(jì)的這些信號，在幾年內(nèi)我們應(yīng)該擁有這些信號，甚至在未來十年或二十年內(nèi)擁有更多，”Holz說。”到那時(shí)，這將是一個(gè)令人難以置信的了解宇宙的強(qiáng)大方法。”
盡管”標(biāo)準(zhǔn)警報(bào)器”方法的一個(gè)相當(dāng)有希望的方面是，它依賴于愛因斯坦的廣義相對論–經(jīng)過考驗(yàn)的規(guī)則，被許多人認(rèn)為是牢不可破的，因此難以置信地值得信賴。
研究人員說，相比之下，其他大多數(shù)處理哈勃常數(shù)危機(jī)的科學(xué)家都依賴于恒星和星系，這涉及到很多復(fù)雜的天體物理學(xué)，并引入了一個(gè)誠實(shí)的錯(cuò)誤可能性。但是，值得注意的是，已經(jīng)有一些其他專家將引力波作為哈勃常數(shù)的測量對象。
例如，在2019年，一個(gè)單獨(dú)的天文學(xué)家小組研究了由中子星合并產(chǎn)生的跨越空間和時(shí)間的漣漪，這在2017年被LIGO和Virgo發(fā)現(xiàn)。他們試圖通過引力波的反向計(jì)算來了解碰撞發(fā)生時(shí)的亮度，并最終得出哈勃常數(shù)的估計(jì)。而在同一年，另一個(gè)團(tuán)隊(duì)提出，我們只需要大約25個(gè)中子星碰撞的讀數(shù)，就可以將常數(shù)精確到3%以內(nèi)。
