黑洞碰撞或许终将破解哈勃常数危机 来自 SciTechDaily newsletter.

宇宙膨胀速率的测量争议——哈勃常数危机（Hubble Tension），或许将通过黑洞碰撞产生的引力波得到破解。近期，美国科研团队提出“随机警报法”（ Stochastic Siren Method）这一全新测量技术，为解决这一宇宙学未解之谜提供了关键思路，相关成果已被《物理评论快报》接收。

哈勃常数危机的核心矛盾在于：基于早期宇宙与近期宇宙的观测，测得的哈勃常数（宇宙膨胀速率指标）始终存在偏差。长期以来，科学家主要通过“标准烛光”（ standard candles如超新星）电磁观测，或引力波“标准警报法”（ standard siren method.）两种路径测量，但均未能弥合这一差异，这暗示当前宇宙学模型可能存在缺失。

新方法的创新之处在于，不再局限于单个可清晰识别的黑洞合并事件，而是分析无数微弱黑洞碰撞共同形成的“引力波背景”。研究团队发现，哈勃常数与引力波背景强度存在关联：常数越小，可观测宇宙体积越小，黑洞合并越密集，背景信号越强；反之则信号越弱。通过这种关联，即便未直接探测到引力波背景，也能约束宇宙膨胀速率的可能范围。

利用现有LVK（LIGO-Virgo-KAGRA）合作组的观测数据，该方法已实现更精确的哈勃常数估算，其结果落在哈勃张力相关区间，证明了技术的有效性。随着引力波探测器灵敏度提升，科学家预计六年内可能直接探测到引力波背景，届时将进一步缩小哈勃常数取值范围。

这项技术的突破，不仅为哈勃张力的解决提供了独立测量视角，更开辟了通过引力波背景研究宇宙学参数的新方向。未来，随着观测数据的丰富，该方法有望厘清哈勃张力的根源，深化人类对宇宙膨胀、暗能量等核心问题的理解。

Reference: “Stochastic Siren: Astrophysical gravitational-wave background measurements of the Hubble constant” by Bryce Cousins et al. Accepted, Physical Review Letters. DOI: 10.1103/4lzh-bm7y

图1：研究人员通过分析无数黑洞合并产生的微弱引力波背景，开发出一种测量宇宙膨胀的新方法。随着探测器灵敏度不断提升，这一技术有望解决长期存在的哈勃张力问题。图片来源：Shutterstock
图2：宇宙从大爆炸（左侧起始）到现代的膨胀示意图。图片来源：NASA，JPL