世界速讀：科學家提出用黑洞碰撞數據來測量宇宙膨脹速度

在最新的一項研究中，兩名芝加哥大學的天文學家，提出了一種使用多組黑洞碰撞時觀測到的數據，來測量宇宙擴張的速度。理論上這有助于幫助天文學家理解宇宙是如何進化的、宇宙是由哪些東西組成的，以及宇宙未來的發展趨勢。

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尤其要指出的是，這兩位天文學家認為這項名為“Spectral siren”的新技術，或許能夠揭示宇宙中難以捉摸的“青少年”時代的細節。

宇宙膨脹的速度一直是重大的科學辯論主題，它在學術界也稱之為“哈勃常熟”（Hubble Constant）。但目前宇宙膨脹率的測量方式有很多種，但得出的結果略有不同。

為了幫助解決這一沖突，科學家們渴望找到衡量這一比率的替代方法。驗證這個數字的準確性尤其重要，因為它會影響我們對宇宙年齡、歷史和構成等基本問題的理解。

這項新的研究提供了一種更新奇的方式，使用特殊的探測器來捕捉黑洞碰撞的宇宙回聲。

有時候兩個黑洞會互相撞擊，從而在時空中產生了一道穿越宇宙的漣漪。在地球上，美國激光干涉引力波天文臺 (LIGO) 和意大利 Virgo 天文臺可以拾取這些漣漪，這些漣漪被稱為引力波（gravitational waves）。

在過去幾年時間里，LIGO 和 Virgo 已經觀測到了將近 100 起黑洞撞擊事件。

每次碰撞產生的引力波信號都包含有關黑洞質量的信息。然而，信號一直在穿越太空，在此期間宇宙已經膨脹，這改變了信號的特性。該論文的兩位作者之一，芝加哥大學天體物理學家丹尼爾·霍爾茲（Daniel Holz）解釋說：“例如，如果你把一個黑洞放在宇宙的早期，它的信號會發生變化，它看起來像一個比實際更大的黑洞”。

而這種方式可能提供了一個獨特的窗口，用于觀察其他測量手段無法觀察到的宇宙“青少年”時期。

如果科學家們能夠找到一種方法來測量該信號如何變化，他們就可以計算出宇宙的膨脹率。問題是校準：他們怎么知道它與原來的變化有多大？

在他們的新論文中，Holz 和第一作者 Jose María Ezquiaga 建議他們可以使用我們關于整個黑洞種群的新知識作為校準工具。例如，目前的證據表明，大多數檢測到的黑洞的質量是太陽質量的 5 到 40 倍。

美國宇航局愛因斯坦博士后研究員和卡夫利宇宙物理研究所研究員 Ezquiaga 說：“所以我們測量附近黑洞的質量并了解它們的特征，然后我們再往遠處看，看看那些更遠的黑洞似乎發生了多大的變化，這可以讓你測量宇宙的膨脹”。