天文学家开发测量哈勃常数的新方法

2022-05-21 / 作者:猫咪资讯 / 来源:网络整理 / 阅读:211 /
内容摘要:
哈勃常数测量我们宇宙的当前膨胀率,在宇宙学中起着基础作用:它可以用来确定宇宙的大小和年龄,也是解释宇宙物体观测的重要工具。一个国际天文学家小组利用对GW170817的引力波和无线电观测的结合,得出了更精确的哈勃常数值,GW 170817是2017年探测到的两颗中子星的合并。艺术家......

哈勃常数测量我们宇宙的当前膨胀率,在宇宙学中起着基础作用:它可以用来确定宇宙的大小和年龄,也是解释宇宙物体观测的重要工具。一个国际天文学家小组利用对GW170817的引力波和无线电观测的结合,得出了更精确的哈勃常数值,GW 170817是2017年探测到的两颗中子星的合并。

Artist’s illustration of two merging neutron stars. Image credit: NSF / LIGO / Sonoma State University / A. Simonnet.

艺术家对两颗合并中子星的插图。影像学分:NSF / LIGO /索诺马州立大学/ A .西蒙尼特。

确定哈勃常数的两个主要方法是利用宇宙微波背景(CMB)的特性,宇宙大爆炸的剩余辐射,或Ia型超新星爆炸。然而,这两种方法给出了不同的结果。

“中子星合并为我们提供了一种测量哈勃常数的新方法,并有望解决这个问题,”美国国家射电天文观测站(NRAO)和加州理工学院的天文学家库纳尔·穆利博士说。

新技术类似于使用超新星爆炸。

Ia型超新星被认为都有一个内在亮度,这个亮度可以根据它们变亮然后消失的速度来计算。

测量从地球上看到的亮度就可以知道超新星爆发的距离。

测量超新星主星系发出的光的多普勒频移表明了该星系从地球后退的速度。速度除以距离得到哈勃常数。

为了得到一个精确的数字,许多这样的测量必须在不同的距离进行。

当两颗大质量中子星碰撞时,它们会产生爆炸和引力波爆发。

引力波信号的形状告诉科学家引力波的爆发有多“亮”。

测量地球接收到的引力波的“亮度”或强度可以得出距离。

“这是一种完全独立的测量手段,我们希望可以澄清哈勃常数的真实值是多少,”穆利博士说。

然而,有一个转折。引力波的强度随着它们相对于两颗中子星轨道平面的方向而变化。引力波在垂直于轨道平面的方向上更强,如果从地球上看轨道平面是边缘对着的,则更弱。

“为了利用引力波来测量距离,我们需要知道这个方向,”史文朋理工大学的天文学家亚当·德勒博士说。

在几个月的时间里,天文学家使用射电望远镜测量了由GW170817事件喷出的超高速物质射流的运动。

特拉维夫大学的埃胡德·纳卡博士说:“我们利用这些测量结果以及详细的流体动力学模拟来确定方向角,从而允许利用引力波来确定距离。

天文学家计算出哈勃常数的值在每秒40.6英里(65.3公里)到每秒47英里(75.6公里)之间。

他们说:“对距离地球约1.3亿光年的事件的这一单一测量还不足以解决不确定性,但这项技术现在可以应用于未来用引力波探测到的中子星合并”。

该团队的工作发表在《自然天文学》杂志上。

_____

K.哈勃常数从超光速运动的射流测量。《自然天文学》,2019年7月8日在线出版;doi:10.1038/s 14550-019-0820-1


标签:  方法  天文学家  发展  哈勃