Нейтронні зірки кричать хвилями космічного часу, коли вони помирають, а астрономи намітили план використання своєї гравітаційної агонії для відстеження історії Всесвіту. Приєднуйтесь до нас, коли ми вивчаємо, як перетворити їх біль у нашу космологічну вигоду.
Космологи одержимі стандартами. Причина цієї одержимості полягає в їхніх кропітках спробах виміряти екстремальні відстані у нашому Всесвіті. Подивіться на випадкову зірку чи галактику. Наскільки далеко? Це ближче чи далі, ніж поруч зірка чи галактика? Що робити, якщо один яскравіший або тьмяніший за інший?
Це досить безперспективна ситуація, якщо космос не розкиданий стандартними речами - предметами з відомими властивостями. Уявіть, як 100-ватні лампочки або метрові палички засмітили Всесвіт. Якби ми могли бачити ті лампочки або метрові палички, ми могли б порівняти яквони дивляться на нас тут, на Землі, на те, що мизнати вони схожі на близькі та особисті. Якщо ми бачимо лампочку у Всесвіті і знаємо, що вона повинна бути такої ж яскравості, як і стандартна 100-ваттова лампочка, то ми можемо зробити тригонометрію, щоб пробити відстань до цієї лампочки. Те саме для палички: якщо ми бачимо випадкову палицю, яка пливе навколо, і знаємо, що вона повинна бути рівно одного метра, ми можемо порівняти її довжину в нашому полі зору і вирівняти відстань до неї.
Звичайно, лампочки та метрові палички створювали б неприємні космологічні зонди, оскільки вони тьмяні та маленькі. Для серйозної роботи нам потрібні яскраві речі, великі речі та звичайні речі. І у Всесвіті цих цінностей небагато: наднові типу 1а служать "стандартними свічками" та акустичними коливаннями баріона (залишок, що потрапив у розповсюдження залишків галактик з раннього Всесвіту, і тема іншої статті). "стандартна лінійка".
Але нам знадобиться більше, ніж свічки та палички, щоб вирвати нас із поточної космологічної загадки, в якій ми опиняємось.
Ми живемо у всесвіті, що розширюється. З кожним днем галактики віддаляються одна від одної (в середньому, все ще можуть бути "малі" зіткнення та групування). І швидкість розширення нашого Всесвіту змінилася за останні 13,8 мільярдів років космічної історії. Всесвіт складається з безлічі різних персонажів: випромінювання, зірки, газу, дивні речі, такі як нейтрино, дивні речі, як темна матерія, і дивні речі, як темна енергія. Коли кожен з цих компонентів включається, вимикається, починає домінувати або припиняє домінувати, швидкість розширення Всесвіту по черзі зміщується.
Повернувшись у старі добрі часи, матерія колись була босом Всесвіту. Оскільки розширення Всесвіту, це розширення сповільнилося від постійного гравітаційного перетягування всього того, що має значення. Але потім справа надто поширилася, занадто тонка і занадто слабка, щоб контролювати космос.
Близько п’яти мільярдів років тому темна енергія взяла під контроль, повернувши незначне уповільнення розширення Всесвіту і підштовхуючи пелюстка до металу, викликаючи розширення Всесвіту не просто продовжуватися, а прискорюватися. Темна енергія - що б там не було - продовжує своє зловісне панування над космосом і донині.
Критично важливо виміряти швидкість розширення Всесвітузараз - оскільки швидкість розширення пов'язана із вмістом Всесвіту, вимірювання швидкості розширення сьогодні говорить нам, хто є основними космологічними гравцями та їх відносне значення. Ми можемо виміряти сьогоднішню швидкість розширення, відому як константа Хаббла, багатьма способами, як за допомогою паличок і свічок.
І тут криється дивна напруга. Вимірювання постійної Хаббла з сусіднього Всесвіту з використанням таких речей, як наднова, дають одне особливе значення. Але вимірювання раннього Всесвіту за допомогою космічного мікрохвильового фону також призводять до обмежень на сьогоднішню постійну Хаббла, і ці вимірювання не зовсім узгоджуються між собою.
Клейка проблема: два незалежні методи вимірювання однієї кількості призводять до різних результатів. Це може бути ознакою абсолютно нової фізики або просто погано зрозумілими спостереженнями. Але як би там не було, хоча одні космологи розглядають цю ситуацію як виклик, інші ж розглядають це як можливість. Нам потрібно більше вимірювань, і особливо тих, які абсолютно не залежать від існуючих. У нас є стандартні лінійки та стандартні свічки, а як же… стандартні сирени.
Звісно, чому б ні.
Какофонові гравітаційні хвилі, що вибухають від завершальних моментів зіткнення двох нейтронних зірок, несуть соковиту космологічну інформацію. Оскільки ми дуже добре розуміємо їх фізику, ми можемо вивчити надточну структуру гравітаційних хвиль, щоб дізнатися, наскільки голосно (в силі тяжіння, а не в звуку, але вам доведеться просто кататись з метафорою) вони кричали при зіткненні . Тоді ми можемо порівняти це з тим, як голосно вони звучать тут, на Землі, і вуаля: відстань.
Ця методика вже дала (порівняно грубе) вимірювання постійної Хаббла від єдиного і лише спостерігається злиття нейтронної зірки.
Але це не повинен бути останнім криком смерті нейтронної зірки, який ми чуємо. Протягом найближчих років ми сподіваємось (сподіваємось?) Наздогнати ще десятки. І з кожним зіткненням ми можемо визначити надійну відстань до вогненної події та виміряти історію розширення Всесвіту з моменту їх нейтронної гибелі, забезпечуючи зовсім інший шлях до виявлення значення постійної Хаббла.
Космологи з Чиказького університету прогнозували, що протягом п'яти років техніка стандартних сирен забезпечить вимірювання, конкурентоспроможні існуючим методам. Але коли мова йде про великі космологічні дискусії ХХІ століття, залишається питання: чи вирішальним фактором будуть стандартні сирени чи лише поглиблюватиме таємницю?
Читайте більше: "Постійне вимірювання Хаббла на 2 відсотки від стандартних сирен протягом 5 років"
