作者：文/犇犇奇思妙想
早在1916年，愛因斯坦就基於廣義相對論預言了宇宙中存在引力波。那麼，什麼是引力波呢？它是指物體加速運動時產生的引力輻射。當大質量的天體發生碰撞，或者超新星爆發，亦或者兩個黑洞發生碰撞時，就會產生強大的引力波。也就是說，只有較大的天體發生宇宙極端事件時，才會發出較為容易探測的引力波。因此，長久以來，引力波仍然是一個推測。直到2016年，LIGO科學組織和Virgo團隊才利用高級探測器，首次探測到了雙黑洞合併時產生的引力波信號，也證實了愛因斯坦關於引力波預言的正確性。
那麼，引力波的發現意味著什麼呢？科學家表示，通過探測引力波，可以解決很多宇宙難題。近日，發表在《物理評論快報》上的一項最新研究中，來自倫敦大學學院和弗拉特龍研究所的宇宙學家組成的一個國際研究小組發現，通過測量未來10年約50顆雙星引力波的信號，將能夠最終解決關於我們的宇宙膨脹速度究竟有多快的激烈爭論。
目前，宇宙已經膨脹了138億年。宇宙的膨脹速度被稱為「哈勃常數」，它給出了大爆炸以來的時間。哈勃常數是20世紀20年代埃德溫·哈勃和喬治·勒梅特爾的研究成果，它是宇宙學中最重要的常數之一。「哈勃常數」對於估計空間曲率和宇宙年齡，以及探索宇宙的命運都具有至關重要的意義。然而，目前人類用來測量哈勃常數的兩種最好的方法卻得出了相互矛盾的結果，這說明，人類對宇宙結構和歷史的理解形成的「標準宇宙模型」可能存在某些錯誤。
但是，這項最新公布的研究表明，通過測量被稱為「標準警報」的雙子星發出的引力波的獨立數據，將能夠解決目前「哈勃常數」的測量結果存在相互衝突的問題。這是因為，雙子星碰撞前在向對方旋轉時會發出引力波，這種碰撞產生的明亮閃光可以被望遠鏡探測到。通過比較許多不同中子星合併時產生的引力波輻射的時間，研究人員就可以測量宇宙膨脹的速度。雖然中子星雙星碰撞事件是罕見的，但它們在追蹤宇宙是如何膨脹方面具有非同一般的價值。它們發出的引力波會在時空中產生漣漪，通過雷射幹涉引力波天文臺（LIGO）和Virgo實驗可以探測到這些漣漪，從而精確測量出它們與地球的距離。除此之外，通過探測伴隨爆炸產生的光，天文學家還可以確定相關速度，進而根據哈勃定律計算出哈勃常數。
在這項研究中，研究人員模擬了需要多少次這樣的觀測才能解決精確測量哈勃常數的問題。研究人員已經計算出，通過在未來十年中觀測50顆雙星的引力波信號，他們就將有足夠的引力波數據來獨立確定哈勃常數的最佳測量值。它的深遠意義在於，這將有助於科學家形成關於宇宙是如何膨脹的最精確的描述，並幫助他們改進標準的宇宙模型。
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