Изображение на художник на две неутронни звезди, които се сливат и освобождават гравитационни вълни.
(Изображение: © R. Hurt / Caltech-JPL)
Анализирам пулсации в тъканта на пространството и времето създаден от двойки мъртви звезди, може скоро да разреши космическа мистерия около това колко бързо се разширява Вселената - ако учените имат късмет.
Това е присъдата на ново проучване, което също може да хвърли светлина върху крайната съдба на Вселената, казват изследователите, които са работили върху нея.
Космосът продължава да се разраства от своето раждане преди около 13,8 милиарда години. Чрез измерване на сегашната скорост на разширяване на Вселената, известна като Константа на Хъбъл, учените могат да изведат епохата на Космоса и подробности за неговото текущо състояние. Те дори могат да използват номера, за да се опитат да научат съдбата на Вселената, като например дали ще се разшири завинаги, ще се срине върху себе си или ще се разкъса напълно.
Учените използват два основни метода за измерване на константата на Хъбъл. Единият включва наблюдение на близки обекти, чиито свойства учените разбират добре, като например звездни експлозии, известни като свръхнови и пулсиращи звезди, известни като Цефеидни променливи, за да се оцени разстоянията им и след това да се изведе скоростта на разширяване на Вселената. Другият се фокусира върху космическия микровълнов фон, остатъчната радиация от Големия взрив и изследва как се е променило с времето, за да изчисли колко бързо се е разширил Космосът.
Тази двойка техники обаче даде резултат два различни резултата за стойността на константата на Хъбъл, Данните от космическия микровълнов фон предполагат, че Вселената в момента се разраства със скорост от около 67,6 мили (67 километра) в секунда за 3,26 милиона светлинни години, докато данните от свръхнови и цефеиди в близката Вселена предполагат скорост от около 45,3 мили ( 73 км) в секунда за 3.26 милиона светлинни години.
Това несъответствие предполага, че стандартният космологичен модел - разбирането на учените за структурата и историята на Вселената - може да бъде погрешен. Решаване на този дебат, известен като Постоянен конфликт на Хъбъл, би могло да хвърли светлина върху еволюцията и крайната съдба на Космоса.
В новото проучване физиците предполагат, че бъдещите данни от вълничките в тъканта на пространството и времето, известни като гравитационни вълни, могат да помогнат за преодоляването на тази безизходица. "Константният конфликт на Хъбъл - най-големият намек, който имаме, че нашият модел на Вселената е непълен - е разрешим за пет до 10 години", заяви пред Space.com водещият автор на изследването Стивън Фини, астрофизик от Института Флатирон в Ню Йорк.
Според тези на Айнщайн теория на общата относителност, гравитацията е резултат от това как масата изкривява пространството и времето. Когато всеки обект с маса се движи, той трябва да произвежда гравитационни вълни, които ципират със скоростта на светлината, разтягайки се и притискайки пространство-време по пътя.
Гравитационните вълни са изключително слаби и едва през 2016 г. учените откриха първите преки доказателства за тях. През 2017 г. учените откриха и гравитационни вълни от сблъскващи се неутронни звезди, останки от звезди, загинали при катастрофални експлозии, известни като свръхнови, Ако останките на звезда не са достатъчно масивни, за да се срутят, за да се превърнат в черни дупки, вместо това те ще се окажат като неутронна звезда, така наречена, тъй като нейното гравитационно дърпане е достатъчно силно, за да смаже протоните заедно с електроните, за да образува неутрони.
За разлика от черните дупки, неутронните звезди излъчват видима светлина и така правят и техните сблъсъци. Гравитационните вълни от тези сливания, наречени „стандартни сирени“, ще помогнат на учените да определят разстоянието си от Земята, докато светлината от тези сблъсъци ще помогне да определят скоростта, с която се движат спрямо Земята. След това изследователите могат да използват и двата тези набора данни, за да изчислят константата на Хъбъл. Според Фини и неговите колеги, анализът на сривове между около 50 двойки неутронни звезди в следващите пет до 10 години може да даде достатъчно данни, за да се определи най-доброто измерване на константата на Хъбъл.
Тази оценка обаче зависи от това колко често се сблъскват неутронно-звездни сблъсъци. „Съществува значителна несигурност в процента на сливания на неутронни звезди - В края на краищата сме виждали само едно досега - каза Фейн. - Ако имахме голям късмет да видим това и сливанията всъщност са много по-редки, отколкото си мислим, тогава наблюдаваме броя на сливанията, необходими за обяснение на константата на Хъбъл конфликтът може да отнеме повече време, отколкото заявихме в работата си. "
Гравитационните вълни могат в крайна сметка да поддържат една стойност за константата на Хъбъл над другата, но те могат също така да определят нова трета стойност за константата на Хъбъл, каза Фини. Ако това се случи, това може да доведе до нови прозрения относно поведението на свръхнови, цефеиди или неутронни звезди, добави той.
Учените подробно техните открития онлайн на 14 февруари в списанието Physical Review Letters.
