伊利诺伊大学和芝加哥大学的天体物理学家提出一种利用引力波背景测量宇宙膨胀速率——哈勃常数的新方法。研究人员表示，随着未来几年引力波探测器灵敏度的提升，这一方法有望为研究宇宙历史提供新的工具，并为当前关于哈勃常数的争议提供独立约束。

哈勃常数用于刻画宇宙膨胀的速度。伊利诺伊大学教授尼古拉斯·尤内斯（Nicolas Yunes）指出，获得对这一常数的独立测量“对于解决当前的哈勃张力问题至关重要”。他表示，团队提出的方法是一种利用引力波提高哈勃常数推断精度的创新途径。

根据介绍，该方法基于由大量遥远黑洞并合事件叠加形成的微弱引力波背景信号。与依赖电磁观测的传统测量方式不同，新方案直接利用时空涟漪本身所携带的距离和退行速度信息。研究团队将这一技术称为“随机警报器”（stochastic sirens）。

伊利诺伊大学研究生布莱斯·考辛斯（Bryce Cousins）解释称，通过观测单个黑洞并合事件，可以估计此类事件在宇宙中的发生率。在此基础上，研究人员推断出大量无法被单独分辨的并合事件，它们共同构成所谓的引力波背景。

芝加哥大学教授丹尼尔·霍尔茨（Daniel Holz）表示，提出一种全新的宇宙学测量工具并不常见。该团队的研究显示，通过分析来自遥远星系黑洞并合产生的引力波背景“嗡鸣”，有望推断宇宙的年龄和成分，并对哈勃常数等关键宇宙学参数施加约束。

研究人员预计，随着引力波探测器灵敏度不断提高，“随机警报器”方法有望成为精密宇宙学研究的重要手段。团队判断，引力波背景有望在未来六年内被直接探测到。

在实现直接探测之前，随着对引力波背景强度上限约束的逐步收紧，该方法也可用于限制哈勃常数的较高取值区间，为研究所谓“哈勃张力”问题提供额外信息来源。考辛斯表示，这将为未来全面应用该方法奠定基础，随着灵敏度提升，更好地约束甚至有可能探测到引力波背景。

他补充称，通过将这些背景信息纳入分析，团队预计可以获得更精确的宇宙学结果，从而更接近解决哈勃常数测量不一致的问题。

相关研究成果将发表于《物理评论快报》（Physical Review Letters）。论文题为《随机警报器：利用天体引力波背景测量哈勃常数》（Stochastic Sirens: Measuring the Hubble Constant with the Astrophysical Gravitational-Wave Background），作者为布莱斯·考辛斯等人，状态为待刊，doi 为 10.1103/4lzh-bm7y。