天文学家使用单个引力波事件来测量宇宙的年龄 2016-11-05 06:02:17

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NGC4993,主持引力波事件GW170817的星系,用于测量宇宙的年龄

事件的来源是银河系中心左上角的红点;它在早期的图像中不存在

NASA和ESA在过去两年中,至少从五个来源直接探测引力波,为爱因斯坦的引力和时空模型提供了惊人的证实

这些事件的模拟还提供了关于大质量恒星形成,伽马射线爆发,中子星特征的信息,以及(第一次)验证关于如何产生非常重的元素(如金)的理论观点

天文学家现在使用单个引力波事件(GW170817)来测量宇宙的年龄

CfA天文学家Peter Blanchard,Tarreneh Eftekhari,Victoria Villar和Peter Williams是来自世界各地的1314名科学家的团队成员,他们帮助检测来自合并的二元中子星的引力波,然后检测γ-射线,然后识别星系NGC4993中的大灾变的起源,在从X射线到射电的波长下以各种时间延迟拍摄的图像中发现

对这一事件的引力波的分析推断出它们的内在强度

观察到的强度较小,暗示(因为强度随着距离源的距离而减小),光源距离大约1.4亿光年

NGC4993,它的主星系,由于宇宙的膨胀而具有向外的速度,可以从其谱线测量

知道它有多远以及星系从我们身上移动的速度,科学家们可以计算出自扩张开始以来的时间 - 宇宙的年龄:考虑到实验的不确定性,它们在大约11.9到157亿年之间

从这一单一事件中得出的年龄与使用统计方法的数十年观测结果的估计一致,使用另外两个来源:宇宙微波背景辐射(CMBR)和星系运动

前者依赖于绘制大爆炸后大约四十万年的光线分布;后者涉及对近几万个星系的距离和运动进行统计分析

这一个单一的引力波事件能够确定宇宙的年龄这一事实非常显着,并且每次重力波检测都不可能

在这种情况下,存在光源的光学识别(因此可以测量速度)并且光源既不太远也不太暗

对于所有类型的引力波事件的大型统计样本,该年龄的当前值范围将缩小

由于另一个原因,新结果很有趣

尽管CMBR和星系测量都非常精确,但它们似乎在大约百分之十的水平上彼此不同意

这种分歧可能只是观察性的错误,但是一些天文学家怀疑这可能是一个真正的差异,反映了我们对宇宙膨胀过程的图片中目前缺失的东西,也许与CMBR产生于一个与宇宙时间大不相同的时代的事实有关

星系数据

第三种方法,即引力波事件,可能有助于解决难题

出版物:LIGO科学合作等,“哈勃常数的引力波标准警报测量”,Nature 551,85-88(2017年11月2日)doi:10.1038 / nature24471来源:哈佛 - 史密森尼天体物理中心