A művész ábrázolja két neutroncsillagot, amelyek összehúzódnak és engedik fel a gravitációs hullámokat.
(Kép: © R. Hurt / Caltech-JPL)
Elemzés hullámok a tér és idő szövetében A halott csillagok párja által létrehozott kozmikus rejtély hamarosan megoldhatja az univerzum bővülésének sebességét - ha a tudósok szerencsések.
Ez egy új tanulmány ítélete, amely felvilágosíthatja az univerzum végső sorsát is - mondták a rajta dolgozó kutatók.
A kozmosz születése óta tovább bővült, körülbelül 13,8 milliárd évvel ezelőtt. Az univerzum jelenlegi sebességének, az úgynevezett Hubble állandó, a tudósok levezethetik a kozmosz kora és jelenlegi állapotának részleteit. Még a számot is felhasználhatják megtanulni az univerzum sorsa, például hogy örökre kiterjed, önmagára összeomlik vagy teljesen szétesik.
A tudósok két elsődleges módszert használnak a Hubble-állandó mérésére. Az egyik magában foglalja a közelben lévő tárgyak, amelyek tulajdonságait a tudósok jól megértik, például csillagrobbanások, úgynevezett szupernóvák és a pulzáló csillagok Cepheid változók, hogy megbecsüljék a távolságot, és ezután kiszámítsák az univerzum tágulási sebességét. A másik a kozmikus mikrohullámú háttérre, a nagy robbanásból származó maradék sugárzásra összpontosít, és megvizsgálja, hogy ez hogyan változott az idő múlásával, hogy kiszámítsa, hogy a kozmosz milyen gyorsan bővült.
Ez a pár technika azonban eredményt adott két különböző eredmény a Hubble-állandó értékére. A kozmikus mikrohullámú háttérből származó adatok azt sugallják, hogy az univerzum jelenleg körülbelül 41,6 mérföld (67 kilométer) / másodperc / 3,26 millió fényév sebességgel bővül, míg a szupernóvák és a cefeidek adatai a közeli univerzumban körülbelül 45,3 mérföld ( 73 km) / másodperc / 3,26 millió fényév.
Ez az eltérés azt sugallja, hogy a szokásos kozmológiai modell - a tudósok megértése az univerzum felépítéséről és történetéről - hibás lehet. A vita, az úgynevezett Hubble állandó konfliktus, megvilágíthatná a kozmosz fejlődését és végső sorsát.
Az új tanulmányban a fizikusok azt sugallják, hogy a tér és idő hullámainak a gravitációs hullámokként ismert hullámaiból származó jövőbeli adatok segíthetik ezt a holtpontot. "A Hubble állandó konfliktusa - amely a legnagyobb utalásunk arra, hogy az univerzum modellje hiányos - öt-tíz év alatt megoldható" - mondta a New York-i Flatiron Intézet asztrofizikusa, Stephen Feeney vezető tanulmány szerzője a Space.com-nak.
Einstein szerint általános relativitáselmélet, a gravitáció annak eredménye, hogy a tömeg torzítja a tér-időt. Amikor egy tömegű tárgy mozog, akkor olyan gravitációs hullámokat kell generálnia, amelyek a fénysebességgel elcsúsznak, az út mentén meghosszabbítva és szorítva a tér-időt.
A gravitációs hullámok rendkívül gyengék, és a tudósok csak 2016-ban fedezték fel az első közvetlen bizonyítékokat rájuk. 2017-ben a tudósok gravitációs hullámokat is észleltek az ütköző neutroncsillagoktól, a csillagok maradványaitól, amelyek katasztrófás robbanások során elhaltak szupernóvák. Ha egy csillag maradványai nem elég hatalmasak ahhoz, hogy összeomlanak, hogy fekete lyukakká váljanak, ehelyett neutroncsillagokká válnak, úgynevezték, mert gravitációs vonzása elég erős ahhoz, hogy a protonokat elektronokkal együtt összetörjék és neutronokat képezzenek.
A fekete lyukaktól eltérően a neutroncsillagok látható fényt bocsátanak ki, és az ütközésük is megtörténik. Az egyesülések, a "szirénáknak" nevezett gravitációs hullámok segítenek a tudósoknak pontosan megmondani a Földtől való távolságot, míg az ütközésekből származó fény segít meghatározni a Földhez viszonyított sebességét. A kutatók ezután mindkét adatkészletet felhasználhatják a Hubble-állandó kiszámításához. Feeney és kollégái szerint az elkövetkező öt-10 évben körülbelül 50 pár neutroncsillag közötti ütközések elemzése elegendő adatot eredményezhet a Hubble-állandó még legmegfelelőbb mérésének meghatározásához.
Ez a becslés azonban attól függ, hogy milyen gyakran fordulnak elő neutron-csillag ütközések. "Jelentős bizonytalanság van a neutroncsillagos fúziók - Végül is csak egyet láttunk eddig, "mondta Feeney." Ha nagyon szerencsések vagyunk, ha ezt látjuk, és az egyesülések valójában sokkal ritkábbak, mint gondolnánk, akkor figyeljük meg a Hubble állandó megmagyarázásához szükséges összefonódások számát. a konfliktus hosszabb ideig is tarthat, mint amit munkánkban kijelenttünk. "
Előfordulhat, hogy a gravitációs hullámok támogatják a Hubble-állandó egyik értékét a másik felett, de meghatározhatják a Hubble-állandó új harmadik értékét is - mondta Feeney. Ha ez megtörténik, új információkkal szolgálhat a szupernóvák, a cefeidek vagy a neutroncsillag viselkedésével kapcsolatban - tette hozzá.
A tudósok részletezték az eredményeik online, február 14., a Physical Review Letters folyóiratban.
