Menininko vaizduojamas dvi neutroninės žvaigždės, susiliejančios ir išleidžiančios gravitacines bangas.
(Vaizdas: © R. Hurt / „Caltech-JPL“)
Analizuoja bangos erdvės ir laiko audinyje sukurta mirusių žvaigždžių porų, netrukus gali išspręsti kosminę paslaptį, suplanuojančią, kaip greitai visata plečiasi - jei mokslininkams pasisekė.
Tai yra naujo tyrimo, kuris taip pat gali atskleisti galutinį Visatos likimą, nuosprendis, sakė tyrėjai, kurie dirbo su ja.
Kosmosas toliau plėtėsi nuo pat savo gimimo maždaug prieš 13,8 milijardo metų. Išmatuodamas dabartinį Visatos plėtimosi greitį, žinomą kaip Hablo konstanta, mokslininkai gali nustatyti kosmoso amžių ir išsamią jo dabartinę būklę. Jie netgi gali naudoti numerį bandydami išmokti Visatos likimas, pvz., ar jis plečiasi amžinai, žlugs ant savęs ar visiškai subyrės.
Hablo konstanta matuoti mokslininkai naudoja du pagrindinius metodus. Vienas iš jų yra šalia esančių objektų, kurių savybes mokslininkai gerai supranta, stebėjimas, pavyzdžiui, žvaigždžių sprogimai, vadinami supernovos ir pulsuojančios žvaigždės, žinomos kaip Cepheid kintamieji, norint įvertinti jų atstumus ir tada išskaičiuoti Visatos plėtimosi greitį. Kitas dėmesys sutelkiamas į kosminio mikrobangų foną, Didžiojo sprogimo likusią radiaciją ir tiriama, kaip jis pasikeitė bėgant laikui, kad apskaičiuotų, kaip greitai kosmosas išsiplėtė.
Tačiau ši metodų pora davė rezultatų du skirtingi Hablo konstantos vertės rezultatai. Iš kosminių mikrobangų fono gaunami duomenys rodo, kad visata šiuo metu plečiasi maždaug 41,6 mylių (67 kilometrai) per sekundę per 3,26 milijono šviesos metų, o supernovų ir cefeidų duomenys netoliese esančioje visatoje rodo maždaug 45,3 mylių ( 73 km) per sekundę per 3,26 mln. Šviesmečių.
Šis neatitikimas leidžia manyti, kad standartinis kosmologinis modelis - mokslininkų supratimas apie Visatos struktūrą ir istoriją - gali būti neteisingas. Išspręsti šias diskusijas, žinomas kaip Hablo nuolatinis konfliktas, galėtų paaiškinti kosmoso evoliuciją ir galutinį likimą.
Naujame tyrime fizikai siūlo, kad ateities duomenys apie erdvės ir laiko audinyje esančius bangavimus, žinomus kaip gravitacinės bangos, galėtų padėti įveikti šią aklavietę. „Hablo nuolatinis konfliktas - didžiausia užuomina, kad mūsų visatos modelis yra neišsamus - išsprendžiamas per penkerius – dešimt metų“, - „Space.com“ pasakojo Niujorko Flatirono instituto astrofizikas Stephenas Feeney.
Anot Einšteino bendrojo reliatyvumo teorija, gravitacija atsiranda dėl to, kaip masė iškreipia erdvės laiką. Kai bet koks objektas, kurio masė juda, jis turėtų sukelti gravitacines bangas, kurios suksis šviesos greičiu, ištempdamos ir suspausdamos erdvės laiką kelyje.
Gravitacinės bangos yra nepaprastai silpnos, ir tik 2016 m. Mokslininkai aptiko pirmuosius tiesioginius jų įrodymus. 2017 m. Mokslininkai taip pat aptiko gravitacines bangas iš susidūrusių neutroninių žvaigždžių, žvaigždžių liekanų, kurios žuvo katastrofiški sprogimai, žinomi kaip supernovos. Jei žvaigždės palaikai nėra pakankamai masyvūs, kad sugriūtų ir taptų juodosiomis skylėmis, jie vietoj to pasieks neutroninę žvaigždę, taip pavadintą todėl, kad jos gravitacinis traukimas yra pakankamai stiprus, kad sutraiškytų protonus kartu su elektronais ir sudarytų neutronus.
Skirtingai nuo juodųjų skylių, neutroninės žvaigždės skleidžia matomą šviesą, taip pat ir jų susidūrimai. Šių susijungimų gravitacinės bangos, pramintos „standartinėmis sirenomis“, padės mokslininkams tiksliai nustatyti atstumą nuo Žemės, o šviesa iš šių susidūrimų padės nustatyti greitį, kuriuo jie judėjo Žemės atžvilgiu. Tada tyrėjai gali naudoti abu šiuos duomenų rinkinius Hablo konstancijai apskaičiuoti. Feeney ir jo kolegų teigimu, analizuojant maždaug 50 porų neutroninių žvaigždžių avarijas per ateinančius penkerius – 10 metų gali būti gauta pakankamai duomenų, kad būtų galima nustatyti geriausią Hablo konstantos matavimą.
Tačiau šis įvertinimas priklauso nuo to, kaip dažnai įvyksta neutronų ir žvaigždžių susidūrimai. "Yra didelis netikrumas dėl neutroninių žvaigždžių susiliejimai - Galų gale iki šiol matėme tik vieną, - sakė Feeney. - Jei mums labai pasisekė tai pamatyti, o susijungimai iš tikrųjų yra daug retesni, nei mes manome, tada stebėkite, kiek susijungimų reikia norint paaiškinti Hablo konstantą. konfliktas gali užtrukti ilgiau, nei teigėme savo darbe “.
Feeney teigė, kad gravitacinės bangos gali palaikyti vieną Hablo konstantos vertę, palyginti su kita, tačiau jos taip pat gali nustatyti naują Hablo konstantos trečiąją vertę. Jei tai atsitiks, jis gali suteikti naujų įžvalgų apie supernovų, cefeidų ar neutroninių žvaigždžių elgesį, pridūrė jis.
Mokslininkai išsamiai aprašė jų išvados internete, vasario 14 d., žurnale „Physical Review Letters“.
