|
Колебания пространства-времени во Вселенной
|
|
|
|
Дуглас Адамс рассказал нам, что ответом на вопрос о жизни, Вселенной и всем остальном является число 42. Если бы только космология была такой простой. Астрономы уже много лет спорят о столь же фундаментальном числе, но до сих пор не могут прийти к единому мнению по этому поводу.
|
|
|
|
Это число и есть постоянная Хаббла. Оно описывает, насколько быстро расширяется Вселенная, и печальная истина заключается в том, что когда вы измеряете ее разными способами, вы получаете разные ответы. Измерьте его, используя космический микроволновый фон, древнее остаточное излучение Большого взрыва, и вы получите около 67 километров в секунду на мегапарсек.
|
|
|
|
Измерьте его, используя близлежащие сверхновые, и вы приблизитесь к 73. Эти две цифры не должны расходиться. То, что они делают, не дает космологам спать по ночам большую часть десятилетия.
|
|
|
|
Теперь команда исследователей добавила к этой дискуссии совершенно независимое измерение, и они провели его с использованием некоторых из самых необычных объектов во Вселенной.
|
|
|
|
Гравитационные волны - это рябь в ткани пространства-времени, возникающая при столкновении массивных объектов, таких как черные дыры. LIGO, Virgo и KAGRA, глобальная сеть чрезвычайно чувствительных детекторов, отслеживают эти астрономические толчки с 2015 года. Что делает их особенными для космологии, так это то, что гравитационные волны несут информацию о расстоянии до их источника, закодированную непосредственно в самом сигнале. Это так называемые "стандартные сирены", похожие на стандартные свечи, но предназначенные скорее для ушей, чем для глаз.
|
|
|
|
|
|
|
В новом исследовании, опубликованном на сервере препринтов arXiv, эта идея получила новое развитие.
|
|
|
|
Большинство гравитационно-волновых событий не имеют аналогов в видимом свете, которые помогли бы точно определить, из какой галактики они произошли. С этими так называемыми "темными сиренами" работать сложнее, но их гораздо больше.
|
|
|
|
Объединив семнадцать хорошо локализованных гравитационно-волновых событий с глубокими исследованиями галактик и машинным обучением для статистического расчета расстояний, команда пришла к выводу, что постоянная Хаббла составляет 69,9 километра в секунду на мегапарсек.
|
|
|
|
Это значение интригующе расположилось между двумя враждующими лагерями. Не совсем 67, не совсем 73, и с учетом того, что неопределенности уменьшаются по мере увеличения количества обнаруженных гравитационных волн, результат начинает приобретать реальный вес.
|
|
|
|
Вот где все становится глубже. То, что мы называем "постоянной Хаббла", на самом деле является неправильным названием; на самом деле это моментальный снимок скорости расширения прямо сейчас. В ранней Вселенной гравитация побеждала, а расширение замедлялось. Затем, около 5 миллиардов лет назад, темная энергия взяла верх и привела к ускоряющемуся расширению, которое мы наблюдаем сегодня. Скорость расширения имеет свою историю, и она сложна.
|
|
|
|
Это важно, потому что два основных конкурирующих измерения не просто дают разные цифры, они исследуют разные эпохи. Метод определения космического микроволнового фона - это, по сути, измерение ранней Вселенной, экстраполированное на будущее с использованием нашей лучшей модели космической эволюции.
|
|
|
|
Сегодня метод сверхновых непосредственно измеряет локальную вселенную. Если они расходятся во мнениях, это может означать не только ошибку одного лагеря. Это может означать, что наша модель развития Вселенной с того времени по настоящее время в корне неполна и что темная энергия не так постоянна, как мы предполагали, или что в ранней Вселенной произошло что-то неожиданное, чего мы не учли.
|
|
|
|
Вот почему такие независимые измерения, как это, с использованием совершенно другого физического механизма, так ценны. Это не просто еще одна точка сбора данных; это новая пара глаз или, скорее, ушей, позволяющих взглянуть на историю космоса.
|
|
|
|
Увы, сегодня это не решит спорных вопросов. Но каждое новое обнаружение, каждая дополнительная пульсация, улавливаемая детекторами, еще больше ужесточает ограничения. С учетом того, что следующий цикл наблюдений приводит к еще большему количеству событий, астрономы приближаются к разгадке.
|
|
|
|
Источник
|
