新發現!引力波可以解決關於哈勃常數爭論的問題

2020-12-06 科學好奇者

由一個國際研究小組進行的模擬顯示，新的引力波測量可以最終解決使用不同測量技術得到的哈勃常數的差異。科學家發現，從50顆中子星的合併中積累引力波信號，將得到迄今為止最精確的哈勃常數值。這不僅會解決爭議，還會證實目前標準宇宙學模型是否存在問題。

哈勃常數代表了宇宙目前的膨脹速度，它對於計算宇宙的年齡和大小都至關重要。這個常數還被廣泛應用於天文學中，以幫助確定恆星的質量和亮度、星系團的大小以及其他更多的東西。然而，兩種不同的估算哈勃常數值的技術卻得到了截然不同的結果。

為了直接測量哈勃常數，科學家需要知道星系向外的徑向速度和它與地球的距離。第一個測量值可以從星系的光譜紅移中獲得，但是直接確定到星系的距離是相當困難的。

估算距離的一種常見方法是利用所謂的「標準燭光」，也就是已知絕對亮度的造父變星或1a型超新星。2016年，用這種方法獲得的哈勃常數的最佳估計值是73.2 (km/s)/Mpc，與同年通過研究宇宙微波背景輻射(CMB)獲得的67.8 (km/s)/Mpc的估計值相差甚遠。這種差異還有待解釋，因為如果標準宇宙模型是正確的，這些值應該是一致的。

在這項新的研究中，來自歐洲和美國的研究人員試圖調和這兩個結果。科學家們利用了「後驗預測分布」(PPD)的概念，這是一種通常用來確定實驗結果重現性的方法。PPD依賴於一種動態的概率觀，換句話說，它隨著新信息的獲得而變化。

在這種情況下，科學家們使用PPD來模擬哈勃常數的測量，使用這兩種不同的方法，並檢查它們與標準宇宙模型的一致性。一個有趣的發現是哈勃常數中目前的誤差至少有6%是純粹由隨機誤差引起的。

然後他們模擬了新的獨立數據如何幫助解決這場爭論。中子星合併產生的引力波似乎是一個可行的探索途徑，因為它們的信號會產生對雙星距離的限制。因此，對引力波的測量應該能夠提供對哈勃常數的估計，而不必對宇宙的宇宙學做出任何假設。

研究人員發現，要在哈勃常數的兩個不同值之間做出適當的判斷，需要對中子星合併發出的引力波信號進行50次探測。他們聲稱，在他們的PPD模擬中包含這樣一個數據集，將獲得迄今為止測量到的最精確哈勃常數值，誤差低於1.8%。從目前的進展來看，對這50次中子星合併的觀測很可能在未來10年內完成。

相關焦點

  • 研究發現引力波可以解決哈勃常數之謎!
    這是一項新研究的結論，研究人員說，這項研究也可能揭示宇宙的最終命運。宇宙自138億年前誕生以來一直在擴張，通過測量目前宇宙膨脹的速度，即哈勃常數，科學家可以推斷宇宙的年齡和它當前狀態的細節。然而，這兩種技術對於哈勃常數的值產生了兩種不同的結果。來自宇宙微波背景的數據顯示，宇宙目前正以每秒41.6英裡(67公裡)的速度膨脹，每326萬光年，而來自附近宇宙的超新星和造父變星數據顯示，每326萬光年膨脹45.3英裡(73公裡)。這種差異表明標準宇宙模型（科學家對宇宙結構和歷史的理解）可能是錯誤的。解決這一被稱為「哈勃持續衝突」的爭論，可能有助於揭示宇宙的演化和最終命運。
  • 引力波或將解決哈勃常數難題,甚至揭示宇宙命運
    為了測量目前宇宙的膨脹速度，科學家需要確定哈勃常數，從而推算出宇宙的年齡以及目前宇宙狀態的細節。他們甚至還可以用哈勃常數來嘗試了解宇宙的未來命運，例如是否會永遠膨脹，還是會崩潰或四分五裂。科學家主要使用兩種方法來測量哈勃常數，其一是監測鄰近的天體，估計它們的距離，從而推算出宇宙的膨脹速率。科學家對這些天體的性質已經有了很多了解，比如超新星爆發和造父變星等脈動變星。
  • 哈勃常數之謎:引力波揭示宇宙膨脹速度?
    1990年，「發現」號太空梭將哈勃望遠鏡送入太空最近，科學家對哈勃常數進行了兩次獨立測算，一次是藉助美國宇航局的哈勃太空望遠鏡，一次是利用歐洲航天局的普朗克衛星。哈勃望遠鏡的測算立基於造父變星（一種較為罕見的恆星）和超新星的觀測數據。
  • 愛因斯坦預言的「引力波」被證實,它的發現意味著什麼?
    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。
  • 9%的哈勃常數差異,時間相差10億年!我們對宇宙的認識錯了嗎
    事實上，自從哈勃常數提出90年來，天文學家一直在爭論這個常數的數值，而且理由很充分。 上個世紀20年代末，天文學家埃德溫·哈勃研究宇宙中的星系光譜時發現，除了少數鄰近星系之外，其他星系的退行速度（v）與距離（D）成正比，其比例常數後來被稱為哈勃常數（H0），這個定律就是著名的哈勃定律：v=H0·D。
  • 引力波可以測量宇宙膨脹速度?在科學家最新發現中得到證實
    這個數值的確定將平息天文學家之間醞釀已久的爭論，並讓我們離了解宇宙的進化和命運更進一步。現在，研究人員利用最近對引力波的探測，提出了一種確定哈勃常數的全新方法的概念證明。到目前為止，天文學家一般採用兩種方法來計算哈勃常數的值。一種方法是使用已知亮度的物體，即標準燭光，例如造父變星。造父變星的光以一定的間隔波動，這個間隔與它發出的亮度有關。
  • 為什麼修正哈勃常數可以改變我們對宇宙的看法？
    而且，有趣的是，哈勃常數是計算星系間距離所需的數值之一。然而，哈勃常數存在一個巨大的問題。我們有幾種高度精確的方法來確定哈勃常數，而這些方法有不同的結果，原因不明。這可能是我們測量技術的校準問題，可能是暗能量的一些未知屬性，也可能是我們對基礎物理學的理解不完整造成的。要解決這個問題，很可能需要獲得諾貝爾獎的那種突破。
  • 天文學界的百年爭論:哈勃常數的精確值到底是多少?
    ，卻並沒有發現萬有引力的作用機制與萬有引力的宏、微觀思考，萬有引力的作用機制後來被愛因斯坦的廣義相對論所解釋，不過關於萬有引力的宏、微觀思考，至今還困擾著物理學家、天文學家。這裡又提到了一個物理概念：哈勃常數，簡單來說，如果宇宙中天體只受到萬有引力這一種力的作用，那麼天體應該會慢慢聚攏在一起，不過在20世紀美國天文學家哈勃通過天文觀測發現：宇宙中的天體並非上理論預測中的慢慢聚攏，反而是處於不斷的加速膨脹，通俗來說，宇宙加速膨脹的速率就是哈勃常數，哈勃常數也是物理學中十分重要的常數，不過哈勃常數與數學中的
  • 宇宙的年齡——哈勃常數測量法
    不過其實對於地球來說，計算宇宙年齡時是用地表的時間還是用衛星軌道的時間其實根本沒什麼區別，兩者的相對論效應對於宇宙年齡來說完全可以忽略不計。而事實上我們在計算宇宙年齡時就無視兩者的差別的。目前計算宇宙年齡是通過哈勃常數（哈勃常數的倒數就是宇宙年齡），即宇宙的膨脹速率。
  • 新方法！測量哈勃常數，探索廣闊宇宙
    早在上世紀20年代，埃德溫·哈勃就讓天文學家們相信，本就遙遠的天體正在遠離我們，但從那時起它們的後退速度，也就是哈勃常數，就一直是一個爭論的話題。物理學家們正在爭論這些數值是否真的更大，如果是的話，值的差異是由於計算物體距離的方式產生的，還是說它真的是一個未被發現的物理學信號。《量子》雜誌發表了一篇優秀文章，總結了這個故事和它的戲劇性。
  • 新方法!測量哈勃常數,探索廣闊宇宙
    早在上世紀20年代，埃德溫·哈勃就讓天文學家們相信，本就遙遠的天體正在遠離我們，但從那時起它們的後退速度，也就是哈勃常數，就一直是一個爭論的話題。物理學家們正在爭論這些數值是否真的更大，如果是的話，值的差異是由於計算物體距離的方式產生的，還是說它真的是一個未被發現的物理學信號。《量子》雜誌發表了一篇優秀文章，總結了這個故事和它的戲劇性。這個問題主要受限於測量物體距離的難度。科學家通常依賴於已知亮度的物體，即所謂的標準燭光，觀測越亮，證明物體越近，反之越暗就越遠。
  • 哈勃常數危機
    1929年，哈勃發現河外星系的退行速度與距離成比例(即距離越大視向速度也越大)，並給出速度-距離比，後來人們稱為哈勃定律。現在，哈勃常數(H)被用來表徵當今宇宙的膨脹率。基於哈勃定律，最近瑞斯等人利用Ia型超新星直接測量了哈勃常數，在68%置信度上得到的結果是H=74.03±1.42 km s-1Mpc-1（Mpc表示百萬秒差距，大約為300萬光年） [1]。
  • 哈勃常數是錯的?宇宙「標準模型」受到新測量的質疑!
    自從哈勃發現了宇宙膨脹以來，這一現象一直是科學家研究的重點對象，而哈勃常數則是描述這一現象的一個常數，這個數字描述了宇宙從空間某一特定點以不同距離膨脹的速度。然而，近日一則研究表明宇宙學的「標準模型」受到新測量的質疑，這項研究所使用的新測量方法測量除了不同的哈勃常數，改變我們對不斷膨脹的宇宙的看法。這意味著人類以前的推論可能是錯的，那麼科學家需要重新研究宇宙的基本模型嗎？
  • 新哈勃常數估值加劇宇宙膨脹速度困惑
    宇宙學家希望通過一種新技術解決這一難題，但結果卻令他們更加困惑。 近日，美國伊利諾州芝加哥大學天文學家Wendy Freedman團隊提出了一種利用紅巨星測量宇宙膨脹的技術，這一研究結果發表在《天體物理學雜誌》上。這一技術曾被認為能夠取代天文學家已使用了一個多世紀的方法。但目前，其測量卻未能解決爭議，因為它的結果落在兩個爭議值之間。
  • 比起哈勃定律的名字 這個常數更讓科學家頭疼
    研究表明，Ia型超新星最亮時的亮度雖然不一樣，但通過修正，可以將其統一到幾乎一樣的亮度。於是，人們只要知道近距離的Ia型超新星的精確距離，就可以判斷出遠距離Ia型超新星的距離，它們所在的星系的距離也就因此可以測定了。測出距離後就可以得出哈勃常數。2016年，諾貝爾獎得主裡斯領導的一個小組根據哈勃太空望遠鏡對Ia型超新星的觀測，得到的哈勃常數值為73.24±1.74。
  • 究竟什麼是哈勃常數?它帶來哪些影響
    哈勃常數的張力持續，一項新的衡量標準引發了有關當今宇宙擴展速度的持續爭論可複製性是科學的關鍵。一次性的「尤裡卡！」 可能是範式轉變的第一步，也可能是fl幸。是第二，第三和第一百次測量將理論進行了檢驗。系統錯誤可以解釋這種差異嗎？還是需要新的物理學？發布了一種新的「中間路線」測量方法，這為正在進行的辯論增添了一些色彩。哈勃常數：近距離與遠距離天文學家可以通過兩種方式估算當前的膨脹率，也稱為哈勃常數（H 0）。
  • ——矛盾的哈勃常數
    換句話說，在近域宇宙中得到的哈勃常數完全一樣，都為73千米/秒/兆秒差距。 03 不，哈勃常數為67千米/秒/兆秒差距 如果沒有宇宙微波背景的測量，哈勃常數的問題可能已經被解決了，天文學家會轉向其他的重要研究。
  • 引力透鏡來"攪局" 哈勃常數有了第三個數值
    同一個東西，不同的結果1929年，埃德溫·哈勃等天文學家發現，星系距我們越遠，它就越快地離開我們，這被認為是關於宇宙膨脹理論的第一個觀察證據，並引出了後來的「大爆炸」概念，膨脹率的值即著名的哈勃常數。哈勃常數的單位是千米/秒·百萬秒差距，即如果哈勃常數為1，就表明在每300萬光年的距離上，星系遠離地球的速度為每秒1千米。
  • 引力透鏡來「攪局」 哈勃常數有了第三個數值
    同一個東西，不同的結果1929年，埃德溫·哈勃等天文學家發現，星系距我們越遠，它就越快地離開我們，這被認為是關於宇宙膨脹理論的第一個觀察證據，並引出了後來的「大爆炸」概念，膨脹率的值即著名的哈勃常數。哈勃常數的單位是千米/秒·百萬秒差距，即如果哈勃常數為1，就表明在每300萬光年的距離上，星系遠離地球的速度為每秒1千米。
  • 哈勃常數——宇宙現狀和未來命運的指揮棒,科學家要如何測定?
    在討論宇宙的時候，他發現宇宙應該處於膨脹狀態。然而，當時的人們始終完全相信宇宙穩態論，因此，愛因斯坦也覺得是宇宙中未知的神秘法則讓自己計算錯誤，並編造出了「宇宙常數」，用來使自己的方程合理。1929年，美國天文學家哈勃觀測後發現，宇宙中那些遙遠的星系，似乎都在遠離地球。