Нейтронните звезди крещят във вълни от космическо време, когато умират, а астрономите са очертали план да използват гравитационната си агония, за да проследят историята на Вселената. Присъединете се към нас, докато проучваме как да превърнем болката им в нашата космологична печалба.
Космолозите са обсебени от стандартите. Причината за тази мания се крие в трудоемките им опити за измерване на екстремни разстояния във нашата Вселена. Погледнете произволна звезда или галактика. Колко е далеч? Дали е по-близо или по-далеч от звезда или галактика до нея? Какво става, ако единият е по-светъл или по-тъмен от другия?
Това е доста безнадеждна ситуация, освен ако космосът не е разпръснат със стандартни неща - предмети с известни свойства. Представете си дали 100-ватови електрически крушки или метър пръчици са залели Вселената. Ако можехме да видим тези електрически крушки или метър пръчки, бихме могли да сравним какте ни гледат тук, на Земята, към това, което ниезная изглеждат отблизо и лично. Ако видим електрическа крушка във Вселената и знаем, че тя трябва да е същата яркост като стандартната 100-ватова крушка, тогава можем да направим тригонометрия, за да избием разстоянието до тази крушка. Същото е и за пръчката: ако видим произволна пръчка, която плува наоколо, и знаем, че тя трябва да е дълга точно един метър, можем да сравним дължината й в нашето зрително поле и да изравним разстоянието до нея.
Разбира се, електрическите крушки и метърните пръчки биха направили отвратителни космологични сонди, защото са тъмни и малки. За сериозна работа ни трябват ярки неща, големи неща и общи неща. И има много ценни от тези стандарти във Вселената: свръхновата тип 1а служи като „стандартни свещи“ и барионни акустични трептения (остатък, изпечен в разпространението на галактиките, оставащи от ранната Вселена, и предмет на друга статия) може да служи като „стандартен владетел“.
Но ще ни трябват повече от свещи и пръчки, за да ни извадят от сегашната космологична главоблъсканица, в която се намираме.
Ние живеем в разширяваща се вселена. Всеки ден галактиките се отдалечават една от друга (средно; все още може да има сблъсъци и групировки в малки мащаби). И скоростта на разширяване на нашата Вселена се промени през последните 13,8 милиарда години космическа история. Вселената е изградена от куп различни герои: радиация, звезди, газ, странни неща като неутрино, по-странни неща като тъмна материя и най-странни неща като тъмна енергия. Когато всеки от тези компоненти се включва, изключва, започва да доминира или спира да доминира, скоростта на разширяване на Вселената от своя страна се измества.
Върнете се в добрите стари времена, материята беше шеф на Вселената. И тъй като вселената се разширяваше, това разширение се забави от постоянното гравитационно дърпане на цялата материя. Но тогава материята се разпростря, твърде тънка и твърде слаба, за да контролира Космоса.
Преди около пет милиарда години тъмната енергия пое контрола, като обърна леко забавяне на разширяването на Вселената и избута венчелистчето към метала, което доведе до разширяването на Вселената не просто да продължи, но да се ускори. Тъмната енергия - каквото и да е това - продължава зловещото си господство в Космоса и до днес.
Важно е да се измери скоростта на разширяване на Вселенататочно сега - тъй като скоростта на разширение е обвързана със съдържанието на Вселената, измерването на скоростта на разширяване днес ни казва кои са основните космологични играчи и тяхното относително значение. Можем да измерим днешната скорост на разширяване, известна като константата на Хъбъл, по много начини, като например с пръчки и свещи.
И тук се крие изненадващо напрежение. Измерванията на константата на Хъбъл от близката Вселена с помощта на неща като свръхнова дават една конкретна стойност. Но измерванията на ранната Вселена с помощта на космическия микровълнов фон също водят до ограничения на днешната константа на Хъбъл и тези измервания не са напълно съгласни помежду си.
Леплив проблем: два независими метода за измерване на едно и също число водят до различни резултати. Това може да е знак за чисто нова физика или просто неразбрани наблюдения. Но какъвто и да е случаят, докато някои космолози гледат на тази ситуация като на предизвикателство, други гледат на нея като на възможност. Това, от което се нуждаем, са повече измервания и особено тези, които са напълно независими от съществуващите. Имаме стандартни владетели и стандартни свещи, а какво ще кажете за ... стандартни сирени.
Разбира се, защо не.
Какофонните гравитационни вълни, които взривяват от последните моменти от сблъсъка на две неутронни звезди, носят сочна космологична информация. Тъй като ние разбираме тяхната физика много добре, можем да изучаваме ултраточната структура на гравитационните вълни, за да разберем колко силни (в гравитацията, не в звука, но просто ще трябва да се търкаляте с метафората), които крещяха, когато се сблъскаха , Тогава можем да го сравним с това колко силно звучат тук на Земята, и voila: разстояние.
Тази техника вече даде (сравнително грубо) измерване на константата на Хъбъл от единственото и само наблюдавано сливане на неутронна звезда.
Но това не трябва да е последният крик на смърт на неутронна звезда, който чуваме. През следващите години очакваме (надяваме се?) Да хванем още десетки. И с всеки сблъсък можем да определим надеждно разстояние до огненото събитие и да измерим историята на разширяването на Вселената от нейната неутронна гибел, осигурявайки съвсем различен път за разкриване на стойността на константата на Хъбъл.
Космолозите от Чикагския университет прогнозираха, че в рамките на пет години техниката на стандартните сирени ще осигури измервания, конкурентни на съществуващите методи. Но когато става дума за големия космологичен дебат на 21 век, остава въпросът: стандартните сирени ли ще бъдат решаващият фактор или само ще задълбочат мистерията?
Прочетете още: „Константно измерване на Хъбъл с 2 процента от стандартните сирени в рамките на 5 години“
