Зображення художника двох нейтронних зірок, що зливаються і випускають гравітаційні хвилі.
(Зображення: © R. Hurt / Caltech-JPL)
Аналіз брижі в тканині простору і часу створені парами мертвих зірок, можливо, скоро вирішать космічну таємницю навколо того, як швидко розширюється Всесвіт - якщо вченим пощастить.
Це вирок нового дослідження, яке також може пролити світло на остаточну долю Всесвіту, заявили дослідники, які працювали над ним.
Космос продовжував розширюватися з моменту свого народження близько 13,8 мільярда років тому. За допомогою вимірювання теперішньої швидкості розширення Всесвіту, відомої як Константа Хаббла, вчені можуть вивести епоху космосу та деталізувати його сучасний стан. Вони навіть можуть використовувати число, щоб спробувати навчитися доля Всесвіту, наприклад, розшириться вона назавжди, обвалиться на себе або розірветься повністю.
Вчені використовують два основні методи для вимірювання константи Хаббла. Перший включає моніторинг довколишніх об'єктів, властивості яких вчені добре розуміють, наприклад, зоряні вибухи, відомі як супернові і пульсуючі зірки, відомі як Змінні цефеїду, щоб оцінити їх відстані, а потім вивести швидкість розширення Всесвіту. Інша увага зосереджується на космічному мікрохвильовому фоні, залишковому випромінюванні від Великого вибуху, і вивчає, як воно змінилося з часом, щоб розрахувати, наскільки швидко розширився космос.
Однак ця пара прийомів дала результат два різні результати для величини постійної Хаббла. Дані з космічного мікрохвильового фону свідчать про те, що в даний час Всесвіт розширюється зі швидкістю близько 67,6 миль (67 кілометрів) в секунду за 3,26 мільйона світлових років, тоді як дані з наднових та цефеїдів у сусідньому Всесвіті свідчать про швидкість близько 45,3 миль ( 73 км) в секунду за 3,26 млн світлових років.
Ця невідповідність говорить про те, що стандартна космологічна модель - розуміння вченими структури та історії Всесвіту - може бути помилковою. Вирішення цієї дискусії, відоме як " Постійний конфлікт Хаббла, може пролити світло на еволюцію та остаточну долю космосу.
У новому дослідженні фізики припускають, що майбутні дані про брижі в тканині простору і часу, відомі як гравітаційні хвилі, можуть допомогти розірвати цей глухий кут. "Постійний конфлікт Хаббла - найбільший натяк, що наша модель Всесвіту є неповним - вирішується через п’ять - 10 років", - розповів Space.com провідний автор дослідження Стівен Фіні, астрофізик Інституту Флатірона в Нью-Йорку.
За даними Ейнштейна теорія загальної відносності, гравітація є результатом того, як маса спотворює простір-час. Коли будь-який об’єкт з масовими рухами, він повинен створювати гравітаційні хвилі, які блискають зі швидкістю світла, розтягуючись і стискаючи простір-час по дорозі.
Гравітаційні хвилі надзвичайно слабкі, і лише в 2016 році вчені виявили перші прямі докази їх. У 2017 році вчені також виявили гравітаційні хвилі від зіткнення нейтронних зірок, залишків зірок, які загинули під час катастрофічних вибухів, відомих як супернові. Якщо залишки зірки недостатньо масивні, щоб розпастись, щоб перетворитись у чорні діри, вони замість цього стануть нейтронною зіркою, названою так, тому що її гравітаційне потяг є достатньо сильним, щоб розтрощити протони разом з електронами, утворюючи нейтрони.
На відміну від чорних дір, нейтронні зірки випромінюють видиме світло і так роблять їх зіткнення. Гравітаційні хвилі від цих об'єднань, що отримали назву "стандартні сирени", допоможуть вченим точно визначити їх відстань від Землі, тоді як світло від цих зіткнень допоможе визначити швидкість, з якою вони рухалися відносно Землі. Потім дослідники можуть використовувати обидва ці набори даних для обчислення константи Хаббла. За словами Фіні та його колег, аналіз збоїв між приблизно 50 парами нейтронних зірок у наступні п’ять-10 років може отримати достатньо даних для визначення найкращого вимірювання константи Хаббла.
Однак ця оцінка залежить від того, як часто трапляються нейтронні зірки. "Існує значна невизначеність у ставці злиття нейтронних зірок - Зрештою, ми бачили лише одне на сьогоднішній день, - сказав Фені. - Якщо нам дуже пощастило побачити це, і злиття насправді набагато рідше, ніж ми думаємо, то спостерігаючи кількість злиття, необхідну для пояснення постійної Хаббла конфлікт може зайняти більше часу, ніж ми заявили у своїй роботі ".
Гравітаційні хвилі можуть у кінцевому підсумку підтримувати одне значення для постійної Хаббла над іншим, але вони також можуть визначати нове третє значення для константи Хаббла, сказав Фіні. Якщо це станеться, це може призвести до нових уявлень щодо поведінки наднових, цефеїдів або нейтронних зірок, додав він.
Вчені докладно їхні висновки онлайн 14 лютого в журналі Physical Review Letters.
