イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校とシカゴ大学の研究者らが、ブラックホール衝突による重力波を用いてハッブル定数を計算する新しい手法を開発した。この手法はストカスティック・サイレン法として知られ、微弱な合併の背景ノイズを解析し、ハッブル緊張を解決する可能性がある。Physical Review Lettersへの掲載が受理された結果は、現在のデータで精度向上を提供する。
天文学者たちは何十年も宇宙の膨張速度を議論し、ハッブル定数でそれを定量化してきた。初期宇宙の観測からの測定値は、より最近の宇宙現象からのものと矛盾し、宇宙論の主要な謎であるハッブル緊張を生んでいる。 イリノイ物理学大学院生のブライス・カズンズ氏率いるチームは、ストカスティック・サイレン法を導入した。この手法は、数え切れない未検出ブラックホール合併が作り出す重力波背景を研究する。LIGO-Virgo-KAGRA共同研究で検出された時空のさざ波は、宇宙全体の衝突率を示す微かな宇宙のハミングを形成する。これらの率を観測可能な体積に結びつけることで、膨張速度を推定する：低いハッブル定数はイベントを小さな空間に圧縮し、背景信号を強める。 既存のLIGO-Virgo-KAGRAデータを用いて、研究者らは背景を直接検出せずに非常に遅い膨張率を排除した。これを個別合併データと組み合わせ、より精密なハッブル定数推定を得、緊張の論争範囲に一致した。検出器の向上に伴い、この手法はより鋭い結果を約束する；科学者らは約6年後の背景検出を期待している。 イリノイ物理学教授でIllinois Center for Advanced Studies of the Universe創設ディレクターのニコラス・ユネス氏は、「この結果は非常に重要だ。現在ハッブル緊張を解決するためには、ハッブル定数の独立した測定が不可欠だ。私たちの手法は、重力波を用いてハッブル定数推定の精度を向上させる革新的な方法だ」と述べた。 シカゴ大学物理学・天文学教授のダニエル・ホルツ氏は、「新しい宇宙論ツールを生み出すのは日常茶飯事ではない。私たちは、遠方の銀河でのブラックホール合併による重力波背景ハミングを使い、宇宙の年齢と組成を学べることを示した。これはエキサイティングで全く新しい方向性であり、将来のデータセットに手法を適用し、ハッブル定数や他の主要宇宙論量を制約することを楽しみにしている」と付け加えた。 研究にはイリノイのクリステン・シューマッハー、Ka-wai Adrian Chung、シカゴのColm Talbot、Thomas Callisterらが参加。資金はNSF、Simons Foundation、NASAほかから。論文は3月11日号のPhysical Review Lettersに掲載予定で、arXivで入手可能。