Изображение художника двух нейтронных звезд, сливающихся и испускающих гравитационные волны.
(Изображение: © R. Hurt / Caltech-JPL)
Анализ рябь в ткани пространства и времени созданные парами мертвых звезд могут вскоре разгадать космическую тайну, связанную с тем, как быстро расширяется Вселенная - если ученым повезет.
Это вердикт нового исследования, которое также может пролить свет на конечную судьбу вселенной, считают исследователи, работавшие над ней.
Космос продолжал расширяться с момента его рождения около 13,8 миллиардов лет назад. Измеряя нынешнюю скорость расширения вселенной, известную как Постоянная ХабблаУченые могут вывести возраст космоса и детали его нынешнего состояния. Они могут даже использовать номер, чтобы попытаться выучить судьба вселеннойНапример, будет ли он расширяться вечно, разрушаться или полностью разрываться.
Ученые используют два основных метода для измерения постоянной Хаббла. Один включает мониторинг близлежащих объектов, свойства которых ученые хорошо понимают, таких как звездные взрывы, известные как сверхновые и пульсирующие звезды, известные как Цефеидные переменные, чтобы оценить их расстояния, а затем определить скорость расширения Вселенной. Другой фокусируется на космическом микроволновом фоне, остаточном излучении Большого взрыва, и исследует, как он изменился с течением времени, чтобы вычислить, насколько быстро космос расширился.
Тем не менее, эта пара методов привела к два разных результата для значения постоянной Хаббла, Данные космического микроволнового фона предполагают, что Вселенная в настоящее время расширяется со скоростью около 41,6 миль (67 километров) в секунду на 3,26 миллиона световых лет, в то время как данные сверхновых звезд и цефеид в соседней вселенной предполагают скорость около 45,3 миль ( 73 км) в секунду на 3,26 миллиона световых лет.
Это несоответствие предполагает, что стандартная космологическая модель - понимание учеными структуры и истории вселенной - может быть неправильной. Разрешая эту дискуссию, известную как Постоянный конфликт Хаббла, может пролить свет на эволюцию и окончательную судьбу космоса.
В новом исследовании физики предполагают, что будущие данные от пульсаций в ткани пространства и времени, известных как гравитационные волны, могут помочь преодолеть этот тупик. «Постоянный конфликт Хаббла - самый большой намек на то, что наша модель вселенной неполна - разрешается через пять-десять лет», - сказал Space.com ведущий автор исследования Стивен Фини, астрофизик из Института Флэтайрон в Нью-Йорке.
По мнению Эйнштейна теория общей теории относительностигравитация является результатом того, как масса искажает пространство-время. Когда любой объект с массой движется, он должен генерировать гравитационные волны, которые распространяются со скоростью света, растягивая и сжимая пространство-время по пути.
Гравитационные волны чрезвычайно слабы, и только в 2016 году ученые обнаружили первые прямые доказательства их. В 2017 году ученые также обнаружили гравитационные волны от сталкивающихся нейтронных звезд, остатков звезд, погибших в результате катастрофических взрывов, известных как сверхновые, Если останки звезды недостаточно массивны, чтобы разрушиться, чтобы превратиться в черные дыры, они вместо этого станут нейтронной звездой, названной так потому, что ее гравитационное притяжение достаточно сильно, чтобы разрушать протоны вместе с электронами, образуя нейтроны.
В отличие от черных дыр, нейтронные звезды испускают видимый свет, как и их столкновения. Гравитационные волны от этих слияний, называемые «стандартными сиренами», помогут ученым точно определить расстояние до Земли, а свет от этих столкновений поможет определить скорость, с которой они двигались относительно Земли. Затем исследователи могут использовать оба этих набора данных для вычисления постоянной Хаббла. По словам Фини и его коллег, анализ аварий около 50 пар нейтронных звезд в ближайшие пять-десять лет может дать достаточно данных для определения наилучшего измерения постоянной Хаббла.
Однако эта оценка зависит от того, как часто происходят столкновения нейтронных звезд. «Существует значительная неопределенность в скорости слияния нейтронных звезд - В конце концов, мы видели только одного на сегодняшний день, - сказал Фини. - Если бы нам очень повезло увидеть его, а слияния на самом деле гораздо реже, чем мы думаем, то наблюдаем количество слияний, необходимых для объяснения постоянной Хаббла. конфликт может занять больше времени, чем мы заявили в нашей работе ".
Гравитационные волны могут в конечном итоге поддерживать одно значение для постоянной Хаббла по сравнению с другим, но они также могут определять новое третье значение для постоянной Хаббла, сказал Фини. Если это произойдет, это может привести к новому пониманию поведения сверхновых, цефеид или нейтронных звезд, добавил он.
Ученые подробно их выводы онлайн 14 февраля в журнале Physical Review Letters.
