138億年前，自宇宙大爆炸以來，它就一直在膨脹，連帶著不計(jì)其數(shù)的星系和恒星，它們就像是迅速膨脹的面團(tuán)中的葡萄干。

天文學(xué)家將望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)某些特定的恒星或其它宇宙源來測(cè)量它們與地球的距離以及遠(yuǎn)離我們的速度。從這兩個(gè)參數(shù)就可以估算出哈勃常數(shù)的值。精確的哈勃常數(shù)能夠幫助我們更好的推算宇宙的年齡以及宇宙的膨脹率。如果能夠得知宇宙膨脹得有多快，那么我們就能更好的預(yù)測(cè)宇宙的命運(yùn)——它是永遠(yuǎn)的膨脹下去，還是終將坍縮？

科學(xué)家利用兩種獨(dú)立的方法來測(cè)量哈勃常數(shù)，其中一個(gè)使用了NASA的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡，另一個(gè)則使用了ESA的普朗克衛(wèi)星。哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的測(cè)量是基于對(duì)造父變星和超新星的觀測(cè)。這兩種天體都被視作為“標(biāo)準(zhǔn)燭光”，因?yàn)樗鼈兊牧炼饶Ｊ绞强梢灶A(yù)測(cè)的，科學(xué)家可以用它們來估算恒星的距離和速度。另一種方法是基于對(duì)早期宇宙遺留下來的電磁輻射——宇宙微波背景的漲落的觀測(cè)。

這兩種方法都非常精確，但問題是它們給出的值并不一致！這是很令人沮喪卻興奮的局面。（在5月1日推送的《宇宙學(xué)危機(jī)：無法統(tǒng)一的哈勃常數(shù)！》一文中詳細(xì)討論了該問題。）

那么除了剛剛提到的兩種方法，我們還有其它更精確的方法嗎？答案是肯定，激光干涉引力波天文臺(tái)（LIGO）在2015年首次探測(cè)到的引力波為解決這個(gè)困境帶來了新希望。這是因?yàn)橐Σㄌ峁┝艘粋€(gè)非常直接且簡(jiǎn)單的方式來測(cè)量其輻射源的距離。

2017年，科學(xué)家終于等到了通過引力波來測(cè)量哈勃常數(shù)的第一次機(jī)會(huì)。LIGO和另一個(gè)位于意大利的引力波探測(cè)器Virgo第一次探測(cè)到了一對(duì)中子星的合并。此次合并輻射出的引力波使研究人員得以測(cè)量該系統(tǒng)的距離。此外，雙中子星的合并也輻射出了大量的閃光，使天文學(xué)家可以利用地面和太空望遠(yuǎn)鏡計(jì)算該系統(tǒng)的速度，或者說遠(yuǎn)離地球的速度。

通過這兩個(gè)測(cè)量，科學(xué)家計(jì)算了一個(gè)新的哈勃常數(shù)值。然而，這個(gè)值的不確定性高達(dá)14%，遠(yuǎn)高于哈勃太空望遠(yuǎn)鏡和普朗克衛(wèi)星所測(cè)得的誤差。而這種不確定性很大程度上源于這樣一個(gè)事實(shí)，即利用這個(gè)特定系統(tǒng)發(fā)出的引力波來估算雙中子星與地球的距離是很有挑戰(zhàn)性的。（當(dāng)然，隨著探測(cè)到的雙中子星合并越來越多，不確定性也會(huì)逐漸縮減。）

我們通過觀察引力波有多“響亮”來測(cè)量距離，這意味著它在我們的數(shù)據(jù)中有多清晰。如果非常清晰，就可以知道它有多響亮，這就給出了距離。但對(duì)于雙中子星而言，這只是部分正確。

這是因?yàn)楫?dāng)兩顆中子星相互旋繞靠近時(shí)，這些系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)的能量盤，并以不均勻的方式發(fā)射引力波。大部分引力波直接從盤的中心發(fā)射出去，而一小部分則從邊緣逃逸出來。如果科學(xué)家探測(cè)到一種“響亮”的引力波信號(hào)，它可能表明兩種情況中的一種：探測(cè)到的引力波要么來自于系統(tǒng)的邊緣（離地球較近），要么來自系統(tǒng)的中心（較遠(yuǎn)）。

對(duì)于雙中子星系統(tǒng)而言，要區(qū)分這兩種情況非常困難的。

現(xiàn)在，來自MIT和哈佛大學(xué)的兩名科學(xué)家提出了一個(gè)更精確、更獨(dú)立的方法來測(cè)量哈勃常數(shù)。在他們的方法中，所需要的是一個(gè)黑洞和中子星組成的系統(tǒng)。當(dāng)它們最終合并時(shí)，也會(huì)釋放出引力波和電磁波。

早在2014年的時(shí)候，MIT的科學(xué)家Salvatore Vitale就和他的同事就觀察到，與雙子星系統(tǒng)相比，黑洞-中子星系統(tǒng)就可以提供更精確的距離測(cè)量。他們想要知道的是我們究竟以多高的精確度測(cè)量黑洞的自旋。

研究人員模擬了一系列黑洞的系統(tǒng)，包括中子星-黑洞系統(tǒng)和雙子星系統(tǒng)。作為這一努力的副產(chǎn)品，研究小組注意到，與雙中子星系統(tǒng)相比，他們能夠更準(zhǔn)確地確定黑洞-中子星的距離。Vitale表示，這是由于中子星周圍的黑洞在旋轉(zhuǎn)，這可以幫助科學(xué)家更好地確定引力波從系統(tǒng)的什么地方釋放出來。

由于能夠更好地測(cè)量距離，Vitale認(rèn)為黑洞-中子星系統(tǒng)能夠更好地確定哈勃常數(shù)的值。但由于這幾年引力波的發(fā)現(xiàn)和LIGO的升級(jí)，使得這個(gè)想法被擱置了。現(xiàn)在，Vitale又回到了他最初的觀測(cè)。他想知道的是，黑洞-中子星系統(tǒng)雖然能夠給出更好的距離，但它是否能夠抵消一個(gè)潛在的事實(shí)：宇宙中這種系統(tǒng)可能要比雙中子星系統(tǒng)少的多。

為了解答這個(gè)疑慮，他們預(yù)測(cè)了這兩種類型的系統(tǒng)在宇宙中的出現(xiàn)頻率，并通過它們來測(cè)量距離的精確性。他們得出的結(jié)論是，即使雙中子星系統(tǒng)的數(shù)量比黑洞-中子星系統(tǒng)多出50倍（50：1），后者得出的哈勃常數(shù)的精確性與前者相似。

2019年1月，LIGO將重新啟動(dòng)，以更高的靈敏度繼續(xù)收集數(shù)據(jù)，這意味著我們可以看到更遙遠(yuǎn)的天體?？梢灶A(yù)期的是，LIGO至少可以看到一起黑洞-中子星的合并事件，以幫助我們解決哈勃常數(shù)的困境。

現(xiàn)在，我們所要做的就是等待幸運(yùn)的降臨。