Fale grawitacyjne rozwiązują kosmiczną zagadkę

Według zespołu kosmologów pomiary fal grawitacyjnych z około 50 układów podwójnych gwiazd neutronowych w ciągu następnej dekady definitywnie rozwiążą intensywną debatę nad tym, jak szybko rozszerza się nasz Wszechświat.

Kosmos rozszerza się od 13,8 mld lat a jego obecny współczynnik ekspansji, znany jako stała Hubble’a, daje czas, jaki upłynął od Wielkiego Wybuchu.

Jednakże dwie najlepsze metody stosowane do pomiaru stałej Hubble’a dają różne wyniki, sugerując, że nasze rozumienie struktury i historii Wszechświata – nazywane „standardowym modelem kosmologicznym” – może być błędne.

Badania pokazują, w jaki sposób nowe niezależne dane fal grawitacyjnych emitowanych przez układy podwójne gwiazd neutronowych, zwane „syrenami standardowymi” raz na zawsze przełamią impas między pomiarami.

„Stała Hubble’a jest jedną z najważniejszych liczb w kosmologii, ponieważ jest niezbędna do oszacowania krzywizny przestrzeni i wieku Wszechświata, a także do zbadania jego przeznaczenia” – powiedziała prof. Hiranya Peiris z UCL.

Zespół opracował uniwersalną technikę, która oblicza, w jaki sposób dane fal grawitacyjnych rozwiążą problem różnic w wynikach pomiarów stałej Hubble’a z dwóch metod.

Gdy dwie gwiazdy neutronowe w układzie podwójnym okrążają się po spirali a zanim się zderzą, wyemitują fale grawitacyjne. W efekcie zderzenia zostaje również wyemitowane jasne światło, które może zostać wykryte przez teleskopy.

Wydarzenia z układów podwójnych gwiazd neutronowych są rzadkością, ale także są nieocenione w dostarczeniu informacji śledzenia kolejnej drogi rozwoju Wszechświata.

Jest tak dlatego, że emitowane fale grawitacyjne powodują zmarszczki czasoprzestrzeni, które mogą być wykryte interferometrami LIGO i Virgo, dającymi dokładny pomiar odległości układu od Ziemi.

Dzięki dodatkowej detekcji światła towarzyszącego eksplozji, astronomowie mogą określić prędkość układu, a zatem obliczyć stałą Hubble’a za pomocą Prawa Hubble’a.

W tym badaniu naukowcy modelowali, ile takich obserwacji będzie potrzebnych, aby rozwiązać problem dokładnego pomiaru stałej Hubble’a.

„Obliczyliśmy, że obserwując 50 układów podwójnych gwiazd neutronowych w ciągu następnej dekady, będziemy mieć wystarczającą ilość danych fal grawitacyjnych, aby niezależnie określić najlepszy pomiar stałej Hubble’a. Powinniśmy być w stanie wykryć wystarczającą liczbę zderzeń, aby odpowiedzieć na to pytanie w ciągu 5-10 lat. To z kolei doprowadzi do najdokładniejszego obrazu rozwoju Wszechświata i pomoże nam ulepszyć model standardowy” – powiedział główny autor pracy, dr Stephen Feeney z Center for Computational Astrophysics w Flatiron Institute w Nowym Jorku.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:
UCL

Dodaj komentarz

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.