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