宇宙扩张有多快？用射频天文学和引力波测量宇宙扩展

艺术家在一对超级中子恒星碰撞时发出的引力波的爆炸和爆炸的印象。与无线电望远镜的新观察表明，这些事件可用于测量宇宙的膨胀率。

宇宙膨胀有多快？我们不确定。

天文学家通过测量哈勃常数来研究宇宙扩张。它们以几种不同的方式测量了这种常量，但其中一些结果不同意彼此。在哈勃常数中，这种分歧或紧张局势是天文学中越来越多的争议。但碰撞中子恒星的新观察可以提供解决方案。

加入我们的主持人Melissa Hoffman的国家射频天文学天文台，因为她解释了天文学家如何利用射频天文学和引力波来回答这个宇宙神秘。

使用国家科学基金会（NSF）无线电望远镜的天文学家已经证明了引力波和无线电观测的组合以及理论上建模，可以将成对的中子恒星的合并变成“宇宙标尺”，能够测量扩展的“宇宙尺” Universe并通过其速度解决突出问题。

天文学家使用了NSF非常长的基线阵列（VLBA），Karl G.詹尼斯非常大的阵列（VLA）和Robert C. Byrd Green Bank望远镜（GBT）来研究制造引力的两个中子恒星的碰撞的后果在2017年检测到的波浪。此次活动提供了一种衡量宇宙扩展率的新方法，由科学家们称为霍布尔常数。宇宙的扩展率可用于确定其尺寸和年龄，以及作为解释宇宙其他地方的物体观察的重要工具。

在中子恒星合并之后喷射的材料射流的无线电观察是允许天文学家在合并之前确定恒星的轨道平面的取向的关键，从而产生引力波的“亮度”地球的方向。这可以使此类事件成为测量宇宙扩展速率的重要新工具。

确定哈勃恒定的两种主要方法使用宇宙微波背景的特性，从大爆炸的剩余辐射，或者在远处宇宙中称为IA型的特定类型的超新星爆炸。但是，这两种方法产生了不同的结果。

“中子明星合并给了我们一种衡量哈勃恒定的新方式，希望国家射频天文学天文学（NARA）和CALTECH表示kunal Mooley。

该技术类似于使用超新星爆炸。IA型超新星爆炸被认为是固有的亮度，可以基于它们亮的速度来计算，然后逐渐消失。测量从地球看到的亮度然后讲述到超新星爆炸的距离。测量来自超新星主机星系的光的多普勒偏移表明了星系从地球倒退的速度。距离的速度产生距离恒定。为了获得准确的P，必须在不同的距离处进行许多这样的测量。

当两个巨大的中子恒星碰撞时，它们产生爆炸和突发的重力波。引力波信号的形状告诉科学家的引力波突然的“明亮”是如何。测量在地球上接收的引力波的“亮度”或强度可以产生距离。

“这是一个完全独立的测量手段，我们希望澄清霍布尔常数的真实价值是什么，”Mooley说。

但是，有一个扭曲。引力波的强度随着两个中子恒星的轨道平面而异。引力在垂直于轨道平面的方向上更强，并且如果从地球看到的轨道平面是边缘的，则较弱。

“为了利用引力波来测量距离，我们需要了解这一方向，”澳大利亚的技术大学Adam Deller说。

在一段时间内，天文学家使用了无线电望远镜来测量从爆​​炸中排出的超快速射流的运动。“我们使用这些测量以及详细的流体动力模拟来确定定向角，从而允许使用引力波来确定距离，”来自特拉维夫大学的Ehud Nakar说。

这项单一的测量，一个事件从地球上约13亿光年，尚未足以解决不确定性，但现在的技术可以应用于以引力波检测到的未来中子 - 星相用。

“我们认为，在普林斯顿大学肯塔塔哈特扎卡说：”我们认为有15种可以观察到的传统波浪和大量细节可以观察到的事件，这可能能够解决这个问题。““这将是我们理解宇宙中最重要方面之一的重要进步，”他补充道。

由Hotokaka领导的国际科学队正在报告其在自然天文学期刊上的结果。

参考：“来自GW170817的喷气机超阵容运动的哈勃常数测量”通过K. Hotokaka，E. Nakar，O. Gottlieb，S. Nissanke，K. Masuda，G. Hallinan，KP Mooley和戴尔，2019年7月8日，大自然天文学.DOI：
10.1038 / S41550-019-0820-1

国家射电天文台是美国国家自然科学基金会的机构，由美国联合大学（Associated University，Inc.）共同合作经营。