Umelecké zobrazenie dvoch neutrónových hviezd, ktoré spájajú a uvoľňujú gravitačné vlny.
(Obrázok: © R. Hurt / Caltech-JPL)
analyzovanie vlnky v štruktúre priestoru a času vytvorené dvojicami mŕtvych hviezd môže čoskoro vyriešiť kozmické tajomstvo obklopujúce rýchlosť vesmíru - ak majú vedci šťastie.
To je verdikt novej štúdie, ktorá môže tiež vrhnúť svetlo na konečný osud vesmíru, uviedli vedci, ktorí na ňom pracovali.
Vesmír sa rozširuje od svojho narodenia asi pred 13,8 miliardami rokov. Meraním súčasnej rýchlosti expanzie vesmíru, známej ako Hubbleova konštanta, vedci môžu odvodiť vek vesmíru a podrobnosti o jeho súčasnom stave. Môžu dokonca použiť číslo, aby sa pokúsili naučiť osud vesmíru, napríklad či sa bude navždy rozširovať, zrúti sa na seba alebo sa úplne roztrhne.
Vedci používajú dve primárne metódy na meranie Hubbleovej konštanty. Jeden zahŕňa monitorovanie blízkych objektov, ktorých vlastnosti vedci dobre rozumejú, ako sú hviezdne explózie známe ako supernovy a pulzujúce hviezdy známe ako Cefeidové premenné, aby bolo možné odhadnúť ich vzdialenosti a potom odvodiť mieru expanzie vesmíru. Druhý sa zameriava na kozmické mikrovlnné pozadie, zvyškové žiarenie z Veľkého tresku a skúma, ako sa časom zmenilo, aby sa vypočítalo, ako rýchlo sa vesmír rozširuje.
Táto dvojica techník však priniesla výsledky dva rôzne výsledky pre hodnotu Hubbleovej konštanty, Údaje z kozmického mikrovlnného pozadia naznačujú, že vesmír sa v súčasnosti rozširuje rýchlosťou približne 67,6 km (67 km) za sekundu na 3,26 milióna svetelných rokov, zatiaľ čo údaje zo supernov a Cefeidov v blízkom vesmíre naznačujú rýchlosť približne 45,3 km ( 73 km) za sekundu za 3,26 milióna svetelných rokov.
Tento nesúlad naznačuje, že štandardný kozmologický model - vedecké chápanie štruktúry a histórie vesmíru - by sa mohol mýliť. Riešenie tejto diskusie, známej ako Hubbleov neustály konflikt, mohli vrhnúť svetlo na vývoj a konečný osud vesmíru.
V novej štúdii fyzici naznačujú, že budúce údaje z vlniek v štruktúre priestoru a času známe ako gravitačné vlny môžu pomôcť prekonať túto patovú situáciu. "Hubbleov neustály konflikt - najväčší náznak, že náš model vesmíru je neúplný - je vyriešiteľný za päť až desať rokov," uviedol autor štúdie Space Step Stephen Feeney, astrofyzik z Flatironovho inštitútu v New Yorku.
Podľa Einsteinovej teória všeobecnej relativity, gravitácia vyplýva z toho, ako hmotnosť skresľuje časopriestor. Keď sa akýkoľvek predmet s hmotným pohybom pohybuje, mal by vytvárať gravitačné vlny, ktoré sa zipsom pohybujú rýchlosťou svetla a napínajú a stláčajú časopriestor po ceste.
Gravitačné vlny sú mimoriadne slabé a vedci ich odhalili až v roku 2016. V roku 2017 vedci tiež zistili gravitačné vlny od zrážajúcich sa neutrónových hviezd, zvyškov hviezd, ktoré zahynuli pri katastrofických výbuchoch známych ako supernovy, Ak pozostatky hviezdy nie sú dostatočne masívne na to, aby sa zhroutili, aby sa stali čiernymi dierami, skončí namiesto toho ako neutrónová hviezda, tak pomenovaná, pretože jej gravitačný ťah je dosť silný na to, aby rozdrvil protóny spolu s elektrónmi na vytvorenie neutrónov.
Na rozdiel od čiernych dier neutrónové hviezdy emitujú viditeľné svetlo, a tak robia aj ich zrážky. Gravitačné vlny z týchto fúzií, nazývané „štandardné sirény“, pomôžu vedcom určiť ich vzdialenosť od Zeme, zatiaľ čo svetlo z týchto zrážok pomôže určiť rýchlosť, ktorou sa pohybujú v porovnaní so Zemou. Vedci potom môžu použiť obe tieto súbory údajov na výpočet Hubbleovej konštanty. Podľa Feeneyho a jeho kolegov môže analýza havárií medzi asi 50 pármi neutrónových hviezd v nasledujúcich piatich až 10 rokoch priniesť dostatok údajov na určenie toho najlepšieho merania Hubbleovej konštanty.
Tento odhad však závisí od frekvencie zrážok neutrónových hviezd. "Miera neistoty je značná zlúčenie neutrónových hviezd - Koniec koncov, doteraz sme videli iba jedného, "povedal Feeney.„ Ak sme mali to šťastie, že sme jedno a fúzie sú v skutočnosti omnoho zriedkavejšie, ako si myslíme, potom sledujeme počet fúzií potrebných na vysvetlenie Hubbleovej konštanty. konflikt môže trvať dlhšie, ako sme uviedli v našej práci. ““
Gravitačné vlny môžu nakoniec podporiť jednu hodnotu Hubbleovej konštanty nad druhou, ale môžu tiež určiť novú tretiu hodnotu Hubbleovej konštanty, uviedol Feeney. Ak sa tak stane, mohlo by to viesť k novým poznatkom o správaní sa supernov, Cefeidov alebo neutrónových hviezd.
Vedci podrobne ich zistenia online 14. februára v časopise Physical Review Letters.
