黑洞与中子星合并可能有助于解决宇宙膨胀的争议

科学家利用模拟发现黑洞和中子星的激烈碰撞，将可用来测量宇宙膨胀速率，并有助于解决长久的争论。

目前估计宇宙膨胀速率的两个主要方法为：测量造父变星和Ia型超新星的亮度、距离和速度，其所估计的宇宙膨胀的速度为74公里/秒/百万秒差距（326万光年）;测量宇宙早期大霹雳冷却后的余晖（宇宙微波背景辐射）中的波动，其所估计的宇宙膨胀速度为67公里/秒/百万秒差距。 两者得出的结果非常不同，或许需要修正目前描述宇宙的理论。

第三种测量方法是，观测黑洞和中子星碰撞所产生的爆炸光线和时空涟漪（重力波），应可帮助解决争论。 本研究模拟2.5万组黑洞与中子星碰撞，发现截至2030年地球上可侦测到当中约3，000个事件的重力波，并在望远镜内见到其中约100个爆发的光线。 此将有充足的数据，来提供独立（依赖广义相对论）于前两个方法的宇宙膨胀速率测量，并足够精确来确认，是否需要新的理论来描述宇宙。

大质量恒星演化至晚期爆炸后，核心会塌缩形成高密度的中子星（2倍太阳质量的中子星，仅约16万公里〉。 目前尚未侦测到中子星和黑洞合并所爆发出的光。 但随着重力波仪器灵敏度提升，与位于印度（LIGO-India）和日本（KAGRA）的新探测器加入，可预见能侦测到更多中子星和黑洞合并事件。

为了侦测宇宙膨胀速度（即哈伯常数），天文学家要知道天体的距离和远离速度。 分析重力波的讯号与合并的爆炸光线，可知发生合并事件的星系。 藉此科学家可得出星系的距离与其随宇宙膨胀的速度（由光谱红移推算），并进一步估算宇宙膨胀的速度。

如果中子星与黑洞合并的模型假设成立，有许多黑洞会不留痕迹的并吞中子星，没有爆炸产生。 但有些例子，较小的黑洞在合并前会先撕裂中子星，而在黑洞外留下可产生光线的物质。

哈伯常数的分歧是宇宙学中最大的谜团之一。 利用宇宙微波背景辐射测量哈伯常数需要依赖宇宙学模型，但利用恒星（造父和Ia超新星）测量的方法则否，这个歧见提供需要额外新物理加入的证据。 但在主张需要新的理论前，需要完全独立的观测来确认这个分歧，而黑洞与中子星合并将是可提供独立检测的观测。 （编译/陈姝蓉）

数据来源：ScienceDaily

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