利用透镜化的引力波限制哈勃常数

       近百年来，天文学家积累的观测数据表明宇宙是不断膨胀的，其膨胀的速率可由哈勃常数H₀描述。然而，当前最可靠的两种哈勃常数测量方法，即宇宙微波背景法和Ia型超新星法，给出的哈勃常数测量值之间的差异已经超过了五倍标准差，构成了当今宇宙学领域研究的“哈勃常数危机（ Hubble tension）”。

       最近，来自中山大学、北京大学、剑桥大学的合作团队提出了一种新的哈勃常数测量方法：使用被强引力透镜后的引力波信号来测量哈勃常数。引力波信号的振幅可以提供源的光度距离，而强引力透镜的放大系数和时间延迟等观测量又与源的角直径距离有关，将两者结合可以无需对源进行电磁观测而直接获得哈勃常数H₀的测量结果。该工作第一次利用距离-红移关系对强引力透镜后的引力波波形进行重参数化，可以使其与哈勃常数直接相关。研究表明，该方法对哈勃常数的取值很敏感（见图1），只要H₀的取值偏离注入的真值（图中的实心点），其波形匹配程度就很快地往下掉。以空间引力波探测器天琴为例，对于透镜化的大质量双黑洞并合信号，该方法可以以 ∼1% 的精度测量H₀。该研究为缓解“哈勃常数危机”提供了新的思路。

       以上成果以“Measuring the Hubble Constant Using Strongly Lensed Gravitational Wave Signals”为题，发表于Journal of Cosmology and Astroparticle Physics。论文第一作者为天琴中心黄顺佳，通讯作者为天琴中心胡一鸣。合作者还包括北京大学陈弦、剑桥大学高祖铖，以及天琴中心张建东、李恩坤、林心怡等。该研究获得了广东省基础与应用基础（重大研究项目、面上项目、青年项目）、科技部重点研发专项、国家自然科学基金重点项的支持。

       论文链接：https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1475-7516/2023/08/003