據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，一項(xiàng)新研究稱，通過(guò)分析死亡恒星在空間和時(shí)間結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的漣漪——即引力波——科學(xué)家或許能很快解開(kāi)宇宙膨脹速度的謎題，如果足夠幸運(yùn)的話。研究人員表示，這項(xiàng)新研究還可能揭示宇宙的最終命運(yùn)。

　　宇宙自從138億年前誕生以來(lái)一直在膨脹。為了測(cè)量目前宇宙的膨脹速度，科學(xué)家需要確定哈勃常數(shù)，從而推算出宇宙的年齡以及目前宇宙狀態(tài)的細(xì)節(jié)。他們甚至還可以用哈勃常數(shù)來(lái)嘗試了解宇宙的未來(lái)命運(yùn)，例如是否會(huì)永遠(yuǎn)膨脹，還是會(huì)崩潰或四分五裂。

　　引力波或?qū)⒔鉀Q哈勃常數(shù)難題 甚至揭示宇宙命運(yùn)

　　科學(xué)家主要使用兩種方法來(lái)測(cè)量哈勃常數(shù)，其一是監(jiān)測(cè)鄰近的天體，估計(jì)它們的距離，從而推算出宇宙的膨脹速率。科學(xué)家對(duì)這些天體的性質(zhì)已經(jīng)有了很多了解，比如超新星爆發(fā)和造父變星等脈動(dòng)變星。另一種方法是關(guān)注宇宙微波背景輻射，這是大爆炸事件殘留的輻射。通過(guò)分析宇宙微波背景輻射隨時(shí)間的變化，就可以計(jì)算出宇宙膨脹的速率。

　　然而，這兩種方法就哈勃常數(shù)的值產(chǎn)生了兩種不同的結(jié)果，從而得出不同的宇宙膨脹速率。宇宙微波背景輻射的數(shù)據(jù)顯示，宇宙目前正在以大約每秒每326萬(wàn)光年67公里的速率膨脹，而超新星爆發(fā)和造父變星的數(shù)據(jù)顯示，宇宙膨脹的速率是每秒每326萬(wàn)光年73公里。

　　這一差別表明，標(biāo)準(zhǔn)宇宙模型——科學(xué)家對(duì)宇宙結(jié)構(gòu)及歷史的理解——可能是錯(cuò)的。如果能解決這一被稱為“哈勃常數(shù)沖突”的爭(zhēng)論，或許將為揭示宇宙演化及其最終命運(yùn)帶來(lái)新的線索。

　　在新研究中，物理學(xué)家指出，從未來(lái)引力波研究中獲得的數(shù)據(jù)可能會(huì)有助于解開(kāi)這一難題。研究第一作者、紐約“熨斗”研究所（Flatiron Institute，一家從事分析程序和算法研究的非營(yíng)利性研究機(jī)構(gòu)）的天體物理學(xué)家斯蒂芬·菲尼（Stephen Feeney）說(shuō)：“哈勃常數(shù)沖突是我們現(xiàn)有宇宙模型不完整的最明顯暗示，但在5到10年內(nèi)，這一難題有望解決?！?br />
　　根據(jù)愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論，引力是質(zhì)量扭曲時(shí)空的結(jié)果。當(dāng)任何具有質(zhì)量的物體移動(dòng)時(shí)，它都會(huì)產(chǎn)生能以光速傳播，并一路拉伸和擠壓時(shí)空的引力波。

　　引力波非常微弱，科學(xué)家直到2016年才首次探測(cè)到引力波的證據(jù)。2017年，科學(xué)家又探測(cè)到了中子星碰撞所產(chǎn)生的引力波。中子星來(lái)自超新星爆發(fā)中死亡的恒星殘骸。如果恒星殘骸的質(zhì)量不足以坍縮成黑洞，那它們最終就會(huì)成為中子星。中子星的名稱來(lái)源于它們的引力足夠強(qiáng)大，可以將質(zhì)子和電子擠壓在一起，形成中子。

　　與黑洞不同，中子星會(huì)發(fā)出可見(jiàn)光，它們的碰撞也是如此。這些碰撞所產(chǎn)生的引力波被稱為“標(biāo)準(zhǔn)警報(bào)”（standard sirens），可以幫助科學(xué)家確定它們與地球的距離；而碰撞所發(fā)出的光有助于確定它們相對(duì)于地球的移動(dòng)速度。利用這兩組數(shù)據(jù)，研究人員就能計(jì)算出哈勃常數(shù)。根據(jù)菲尼及其同事的估計(jì)，分析未來(lái)5到10年內(nèi)大約50對(duì)中子星的碰撞，或許就能獲得確定哈勃常數(shù)精確測(cè)量值的足夠數(shù)據(jù)。

　　然而，這一估計(jì)還需要取決于中子星碰撞發(fā)生的頻率。“中子星合并的發(fā)生率存在相當(dāng)大的不確定性，畢竟我們至今只觀測(cè)到一次，”菲尼說(shuō)，“如果我們非常幸運(yùn)才能見(jiàn)到一次，而且合并事件又比我們認(rèn)為的罕見(jiàn)得多，那么觀測(cè)到足夠解釋哈勃常數(shù)沖突的中子星合并事件就需要比我們?cè)谖闹兴f(shuō)的更長(zhǎng)的時(shí)間。”

　　菲尼表示，引力波最終可能會(huì)支持哈勃常數(shù)的某個(gè)值，而不是另一個(gè)值，但也有可能帶來(lái)哈勃常數(shù)的第三個(gè)值。如果這種情況發(fā)生，那就有可能帶來(lái)關(guān)于超新星、造父變星或中子星行為的新認(rèn)識(shí)。這項(xiàng)研究的詳細(xì)內(nèi)容發(fā)表在2月14日的《物理評(píng)論快報(bào)》（Physical Review Letters）上。