艺术家对两颗中子星碰撞的印象，被称为“千新星”事件。来源:Elizabeth Wheatley (STScI)

天体物理学家提出观测碰撞的中子星(千新星)作为解决inco的新方法测量宇宙膨胀率的一致性，旨在解决0正在进行的“哈勃张力”。

根据天体物理学界的一些人的说法，近年来出现了某种“宇宙学危机”。尽管天文学家都意识到宇宙处于膨胀状态，但在测量膨胀速率(即膨胀速率)时却存在一些不一致之处。哈勃常数)。这个问题源于宇宙距离阶梯，天文学家使用不同的方法来测量更长尺度上的相对距离。这包括使用视差测量、附近变星和超新星(“标准蜡烛”)来估算局部距离。

他们还对宇宙微波背景(CMB)进行红移测量，以确定宇宙距离，CMB是大爆炸遗留下来的遗迹辐射。这两种方法之间的差异被称为“哈勃张力”，天文学家渴望解决它。

测量哈勃常数的新方法

在最近的一项研究中，来自尼尔斯玻尔研究所的一个国际天体物理学家团队提出了一种测量宇宙膨胀的新方法。他们认为，通过观察碰撞的中子星(千新星)，天文学家可以缓解紧张，并获得哈勃常数的一致测量值。

这项研究是由来自宇宙黎明中心(Dawn)和哥本哈根大学尼尔斯玻尔研究所的天体物理学家领导的。他们的研究人员来自特拉维夫大学、卡希尔天体物理中心(加州理工学院)、GSI亥姆霍兹重离子研究中心、天体物理大爆炸实验室、亥姆霍兹黑森研究所FaiR和尼尔斯玻尔研究所DARK研究小组。描述他们研究的论文最近发表在《天文学与天体物理学》杂志上。

星系在太空中相当静止，但空间本身却在膨胀。这导致星系以不断增加的速度远离彼此。不过，到底有多快还是个谜。信贷:ESO / L。Calcada。星系在太空中相当静止，但空间本身却在膨胀。这导致星系以不断增加的速度远离彼此。不过，到底有多快还是个谜。信贷:ESO / L。Calcada

历史的公司宇宙膨胀的背景

由于埃德温·哈勃，一个多世纪前天文学家就已经知道了宇宙的膨胀。通过观察星系和测量它们的红移光曲线，他证明了一个星系越远，它远离银河系的速度就越快。这证实了许多人对爱因斯坦广义相对论的怀疑，该理论预测宇宙要么处于膨胀状态，要么处于收缩状态。通过测量其他星系远离我们星系的速度，科学家们试图测量哈勃常数。

这种膨胀率是用“每距离速度”来衡量的，现代估计它的速度略高于每百万光年20公里/秒。这意味着一个距离我们1亿光年的星系以2000公里/秒(1242英里/秒)的速度远离我们，而另一个距离我们2亿光年的星系以4000公里/秒(2485英里/秒)的速度远离我们。然而，使用超新星测量星系的距离和速度的结果为22.7±0.4 km/s，而分析CMB的结果为20.7±0.2 km/s。这听起来可能不多，但这种差异也导致了对宇宙年龄的显著不同的估计——分别是12.8亿年和138亿年。

新兴解决方案和新研究

虽然不确定性早在20世纪初就可以预料到，但测量技术的改进已经取得了长足的进步，测量结果之间的差异已经减少了。因此，天文学家和宇宙学家现在可以自信地说，这两个值不可能都是正确的。这让许多科学家怀疑，系统偏差是否会影响其中一种结果，或者早期宇宙(早期暗能量)中的特殊物理现象是否可能参与其中。

在他们的论文中，研究小组提出了一种测量距离的新方法，从而有助于解决目前的争议。这项研究由尼尔斯·玻尔研究所宇宙黎明中心天体物理学博士生阿尔伯特·斯奈彭(Albert Sneppen)领导。正如他最近解释的那样:

在之前的一项研究(“千新星AT2017gfo/GW170817的球形对称性”)中，Sneppen和他的许多同事在这项最新研究中报告了“太空完美爆炸”的发现。这与之前关于千新星的假设相矛盾，表明碰撞产生了一个完美的球形爆炸。正如他们当时所报道的那样，这一发现可以为基础物理学提供见解，并提供一种测量宇宙年龄的新方法。在9月份发表的另一项研究(“关于千诺瓦的黑体光谱”)中，Sneppen证明，尽管千诺瓦很复杂，但它们可以用单一温度来描述。

左半球显示的是第谷·布拉赫在1572年发现的超新星的膨胀残骸，这是在x射线中观测到的。来源:美国国家航空航天局科学家/罗格斯/ J。Warren & J.Hughes等人。右边是宇宙背景辐射的地图，来自半边天空，用微波观测到。来源:NASA/WMAP科学小组

千新星的这一简单特性，再加上它们明显的对称性，使斯奈彭能够准确地推断出一个事件会释放多少光。将亮度与到达地球的光量进行比较，天文学家可以测量到千新星的距离，从而得出一种新的独立方法来计算到含有千新星的星系的距离。正如宇宙黎明中心副教授、该研究的合著者Darach Watson所解释的那样:

“超新星，到目前为止一直被用来测量星系的距离，并不总是发出相同数量的光。此外，它们首先要求我们使用另一种恒星来校准距离，即所谓的造父变星，而造父变星也必须进行校准。使用kilonovae，我们可以避免这些在测量中引入不确定性的复杂性。”

为了证明新方法的潜力，研究小组将其应用于2017年天文学家观测到的千新星。由此得到的哈勃常数计算更接近于通过CMB方法得到的值，但这种方法能否解决哈勃张力还有待观察。Sneppen说:“到目前为止，我们只进行了一个案例研究，在我们建立一个可靠的结果之前，还需要更多的例子。”“但我们的方法至少绕过了一些已知的不确定性来源，是一个非常干净的研究系统。它不需要校准，不需要校正因子。”

有关这项研究的更多信息，请参见中子星碰撞照亮宇宙的膨胀。

改编自最初发表在《今日宇宙》上的一篇文章。