Kunstniku kujutis kahest neutrontähest, mis ühendavad ja vabastavad gravitatsioonilaineid.
(Pilt: © R. Hurt / Caltech-JPL)
Analüüsimine vireleb ruumi ja aja kangas surnud tähtede paari poolt loodud lahendus võib peagi lahendada kosmilise müsteeriumi, mis ümbritseb seda, kui kiiresti universum laieneb - kui teadlastel veab.
See on uue uuringu otsus, mis võib valgustada ka universumi lõplikku saatust, väitsid selle kallal töötanud teadlased.
Kosmos on laienenud alates sünnist umbes 13,8 miljardit aastat tagasi. Mõõtes universumi laienemise praeguse kiiruse, mida nimetatakse Hubble'i konstant, saavad teadlased järeldada kosmose vanuse ja üksikasjad selle praeguse seisu kohta. Nad saavad õppimiseks proovida isegi numbrit universumi saatus, näiteks kas see laieneb igaveseks, kukub ise kokku või laguneb täielikult.
Teadlased kasutavad Hubble'i konstandi mõõtmiseks kahte peamist meetodit. Üks hõlmab läheduses asuvate objektide jälgimist, mille omadustest teadlased saavad hästi aru, näiteks täheplahvatused, mida nimetatakse supernoovad ja pulseerivaid tähti, mida nimetatakse Kefeidi muutujad, et hinnata nende vahemaad ja tuletada seejärel universumi paisumiskiirus. Teine keskendub kosmilisele mikrolaine taustale, Suurest Paugust tekkinud radiatsioonile ja uurib, kuidas see on aja jooksul muutunud, et arvutada, kui kiiresti kosmos on laienenud.
See paar tehnikat on aga andnud kaks erinevat tulemust Hubble'i konstandi väärtuse jaoks. Kosmilise mikrolaine fooni andmed näitavad, et universum laieneb praegu kiirusega umbes 41,6 miili (67 kilomeetrit) sekundis 3,26 miljoni valgusaasta kohta, samas kui lähedalasuva universumi supernoovade ja kefeidide andmed näitavad kiirust umbes 45,3 miili ( 73 km) sekundis 3,26 miljoni valgusaasta kohta.
See lahknevus viitab sellele, et standardne kosmoloogiline mudel - teadlaste arusaam universumi struktuurist ja ajaloost - võib olla vale. Selle arutelu lahendamine, mida nimetatakse Hubble'i pidev konflikt, võiks valgustada kosmose arengut ja lõplikku saatust.
Uues uuringus soovitavad füüsikud, et tulevased andmed gravitatsioonilainetena tuntud kosmose ja aja kangas tekkivate kobamiste kohta võiksid sellest ummikseisust lahti saada. "Hubble'i pidev konflikt - suurim vihje, et meie universumi mudel on puudulik - on lahendatav viie kuni kümne aasta pärast," rääkis New Yorgi Flatironi instituudi astrofüüsik Stephen Feeney Space.com-ile.
Einsteini sõnul üldrelatiivsusteooria, gravitatsioon tuleneb sellest, kuidas mass moonutab ruumi-aega. Kui mõni massmassiga objekt liigub, peaks see tekitama gravitatsioonilisi laineid, mis tõmbuksid valguse kiirusele, venitades ja pigistades ruumi-aega mööda teed.
Gravitatsioonilained on erakordselt nõrgad ja alles 2016. aastal tuvastasid teadlased nende kohta esimesed otsesed tõendid. 2017. aastal tuvastasid teadlased ka gravitatsioonilisi laineid põrkuvatelt neutrontähtedelt, mis on katastroofilistes plahvatustes hukkunud tähtede jäänused supernoovad. Kui tähe jäänused pole piisavalt massiivsed, et kokku kukkuda, et neist tekiks must auk, siis satuvad nad selle asemel neutronitäheks, seda nimetatakse seetõttu, et selle gravitatsiooniline tõmme on piisavalt tugev, et purustada prootonid koos elektronidega neutronite moodustamiseks.
Erinevalt mustadest aukudest kiirgavad neutronitähed nähtavat valgust ja nii ka nende kokkupõrked. Nendest ühinemistest tulenevad gravitatsioonilained, mida nimetatakse "tavalisteks sireenideks", aitavad teadlastel täpselt kindlaks määrata nende kauguse Maast, samal ajal kui nendest kokkupõrgetest tulenev valgus aitab kindlaks teha kiiruse, mille võrra nad Maa suhtes liikusid. Seejärel saavad teadlased kasutada Habli konstandi arvutamiseks mõlemat neid andmekogumeid. Feeney ja tema kolleegide sõnul võib järgmise 50–10 aasta jooksul umbes 50 paari neutronitähtede kokkupõrgete analüüsimine anda piisavalt andmeid Hubble'i konstandi parimate mõõtmiste määramiseks.
See hinnang sõltub aga sellest, kui sageli esinevad neutronitähtede kokkupõrked. "Intressimäära osas on märkimisväärne ebakindlus neutrontähtede ühinemised - oleme lõppude lõpuks ainult ühte näinud, "sõnas Feeney." Kui meil oleks seda vedanud ja kui ühinemised on tegelikult palju haruldasemad kui me arvame, siis jälgige Hubble'i konstandi selgitamiseks vajalike ühinemiste arvu. konflikt võib võtta kauem aega, kui me oma töös väitsime. "
Feeney ütles, et gravitatsioonilised lained võivad lõpuks toetada ühte Hubble'i konstandi väärtust teise suhtes, kuid need võivad määrata ka Hubble'i konstandi uue kolmanda väärtuse. Kui see juhtub, võib see kaasa tuua uusi teadmisi supernoovade, kefeidide või neutrontähtede käitumisest, lisas ta.
Teadlased täpsustasid nende järeldused Internetis 14. veebruaril ajakirjas Physical Review Letters.
