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不同双黑洞并合事件和不同观测方式下，引力波观测对哈勃常数的限制能力。
宇宙在膨胀。哈勃常数是刻画当前宇宙膨胀速度的重要参数。然而用不同方法测定的哈勃常数值却显示出严重的不一致性（大于4个标准偏差）。这就是所谓的哈勃危机，它不仅关系到哈勃常数本身，也威胁着常数背后的物理学理论。与传统的电磁波信号相比，引力波信号的产生和校准机制更加纯净，是测量哈勃常数的理想方式，可能为解决这场危机提供新思路。那么，用什么来观测引力波呢？除了LIGO等地面观测设施，国内外都在积极部署引力波的空间观测体系。欧美合作的LISA和中国的太极都计划在2030-2035年左右发射升空，在太阳轨道上探测引力波。而我国学者此前提出，利用LISA-太极空间引力波探测网络,可以实现引力波源的快速和准确定位。
近日，研究者在《国家科学评论》（National Science Review, NSR）发表研究论文，细致分析了LISA-太极引力波联合探测网络对哈勃常数的限制能力，认为在未来联网观测的5年内，有希望至少找到一个限制精度优于1%的事例，对解决哈勃危机具有重要意义。作者发现，引力波对哈勃常数的限制能力受到多种因素的影响，包括双黑洞并合事件中的红移和质量，以及观测方法的差异是使用LISA-太极联网观测，还是单独使用太极进行观测。作者通过引力波测量误差来确定空间定位区域，结合模拟的星表，从而寻找宿主星系并得到红移信息。通过贝叶斯方法，作者估计了哈勃常数的后验分布。结果发现Lisa-太极引力波联网观测能够大幅度提高引力波事例的空间定位能力，因此可以大大提高对哈勃常数的限制结果。
作者还预言了针对不同黑洞形成模型，双黑洞并合事件分别由联网观测和太极单独观测1年、3年、5年的平均事件率。计算表明，对于不考虑时间延迟的重黑洞种子模型，观测5年，哈勃参数限制精度能达到1%的平均事件率为0.9；在95%置信区间内，事件率能超过1。因此可以相信，在未来联网观测5年内，有希望至少找到一个限制精度优于1%的事例，这对解决哈勃危机具有重要意义。该研究成果清晰地给出了利用不依赖于引力波电磁对应体的暗汽笛方法，LISA-太极引力波联合探测网络限制哈勃常数的能力，显示了未来空间引力波探测计划对确定哈勃常数的重要科学意义。
该工作得到了来自国家自然科学基金委、科技部和科学院相关项目的资助。论文作者包括北京师范大学天文系博士生王仁杰、教授胡彬，深圳技术大学助理教授杨青，中国科学院理论物理研究所博士生阮文洪、研究员郭宗宽、蔡荣根。（来源：科学网）
相关论文信息：
https://doi.org/10.1093/nsr/nwab054 
