這個(ge) 問題近些年來也受到了前所未有的關(guan) 注，因為(wei) 一些天文學家默默地期待著或許在追尋答案的路途中會(hui) 發現新的物理。

要想知道這個(ge) 問題的答案，天文學家需要測量所謂的哈勃常數。過去，測量哈勃常數的方法主要有兩(liang) 種。一種方法常被稱為(wei) 宇宙距離階梯，這是測量哈勃常數最標準、最古老的一個(ge) 方法，它通過先對銀河係中的天體(ti) 進行測量，接著再測量鄰近星係中同類型的天體(ti) 的性質，來得出這些天體(ti) 的距離，構建出距離階梯。通過宇宙膨脹的效應在這些天體(ti) 發出的光上留下的印記，研究人員就可計算出膨脹速率。另一種則完全不同，它是通過分析大爆炸遺留的熱輻射——宇宙微波背景（CMB），推算出宇宙膨脹的速率。

采用第一種方法測得的哈勃常數大約為(wei) 73-74 km/s/Mpc，其不確定性僅(jin) 為(wei) 2%左右；而采用第二種方法所測得的哈勃常數大約為(wei) 67 km/s/Mpc，不確性度僅(jin) 為(wei) 1%。

12月15日，諾貝爾物理學獎得主Adam Riess領導的研究團隊提交了一篇新的論文，他們(men) 在利用宇宙距離階梯法對Gaia衛星測得的新數據進行分析之後，再次將哈勃常數的數值確定為(wei) 73.2km/s/Mpc，這與(yu) 他們(men) 之前的數據一致，但現在的不確定性隻有1.8%。這一新結果表明，差異確實存在，而其中的原因卻無人知道。

2015年，科學家首次探測到引力波。自那之後，引力波天文學的崛起為(wei) 解決(jue) 許多天文學難題帶來了新的可能。通過研究探測到的引力波的性質，天文學家可以獲悉產(chan) 生了引力波的天體(ti) 的許多性質。近年來，一些研究人員正試圖用引力波來測量哈勃常數。2019年7月，一組天文學家就利用在2017年探測到的雙中子星合並，得出了一個(ge) 新的哈勃常數值，

現在，在一項新的研究中，由物理學家Tim Dietrich等組成的國際研究小組，通過分析兩(liang) 顆中子星相互碰撞形成黑洞時產(chan) 生的電磁波和引力波，對中子星的質量和半徑進行了新的估算，並推斷出了新的宇宙膨脹的速率。研究結果被發表在了12月18日的《科學》雜誌上。

這種通過結合不同的信號來洞察遙遠的天體(ti) 物理學，被稱為(wei) 多信使天文學。在新研究中，研究人員所采用了來自於(yu) 引力波事件GW170817和GW190425的數據。在GW170817事件中，天文學家除了探測到了由它發出的引力波信號之外，還探測到了它所產(chan) 生的伽馬射線暴，以及在可見光、紅外光以及紫外光的電磁波信號；但GW190425事件隻產(chan) 生了引力波信號，其電磁波信號尚未被探測到。

通過結合這些數據，研究人員確定了對於(yu) 一顆質量為(wei) 1.4倍太陽質量的中子星來說，半徑約為(wei) 11.75km，不確定性為(wei) +0.81km和-0.86km。中子星的大小直接取決(jue) 於(yu) 中子星核心處物質的行為(wei) ，因此，這一結果將有助於(yu) 科學家更好地了解中子星的內(nei) 部運作機製。而在使用這些信息計算宇宙膨脹的速率時，他們(men) 測得哈勃常數值基本上與(yu) 通過測量CMB所得的結果一致，結果為(wei) 66.2km/s/Mpc，不確定性約為(wei) 7%。

雖然新的哈勃常數結果的不確定性較大，無法最終解決(jue) 分歧，但它為(wei) 宇宙的膨脹速率問題提供了另一個(ge) 新的數據點。並且，它表明了利用多信使天文學分析，僅(jin) 通過一個(ge) 中子星並合事件所產(chan) 生的電磁波信號和引力波信號，就可以將哈勃常數的不確定性限製在7%左右。如此一來，利用這種測量方法，如果再有9個(ge) 這樣的中子星並合事件，哈勃常數的測量值的不確定性就可被限製在2%以內(nei) ；當這樣的時間40次合並，這一數值的不確定性便可將至1%。

此外，有趣的是，這次研究結果是基於(yu) 一種完全不同的新方法所得出的，按照預期，它的結果應該更與(yu) 采用宇宙距離階梯所得的結果相符，然而結果卻表明它更傾(qing) 向於(yu) 接近采用宇宙微波背景輻射所得的值。

雖然這種新的測量方法目前還無法完全解決(jue) 當前存在的緊張局麵，但它有可能為(wei) 解決(jue) 問題帶來新的思路，並有望在短期之內(nei) 比迄今為(wei) 止的任何一種方法都更精確地做到這一點。畢竟，引力波天文學是一個(ge) 隻有五年曆史的研究領域，因此，可以說這已是極為(wei) 了不起的起步。相信在未來的幾年，還將會(hui) 有更多的驚喜等待著我們(men) 。

封麵圖來源：Tim Dietrich

參考鏈接：

https://phys.org/news/2020-12-multi-messenger-astronomy-neutron-star-size.html

https://www.forbes.com/sites/startswithabang/2020/12/17/merging-neutron-stars-really-can-solve-cosmologys-biggest-conundrum/?sh=2fb821f52f07

https://science.sciencemag.org/content/370/6523/1450

https://www.quantamagazine.org/astronomers-get-their-wish-and-the-hubble-crisis-gets-worse-20201217/

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