Gravitacijski valovi mogu pomoći u odgovoru na kozmičku zagonetku Univerzalnog širenja

Nova istraživanja sugeriraju da će mjerenja gravitacijskih valova tijekom narednih desetljeća riješiti raspravu o brzini širenja Svemira.

Kozmos se širi već 13,8 milijardi godina. Današnja stopa širenja, poznata kao "Hubble konstanta", daje vremenu koje je prošlo od Velikog praska.

Međutim, dvije najbolje metode koje su korištene za mjerenje Hubbleove konstante - proizvod rada Edwina Hubblea i Georgesa Lemaître u 1920-ima i jedan od najvažnijih brojeva u kozmologiji - imaju oprečne rezultate. To sugerira da je naše razumijevanje strukture i povijesti svemira - „standardnog kozmološkog modela“ - i njegove brzine širenja, možda netočno.

Utisak umjetnika o spajanju neutronske zvijezde i rezultirajućim valovima u vremenskom prostoru koje se mogu mjeriti LIGO

Kako kaže suautorica studije fizike i astronomije UCL-a Hiranya Peiris: „[Hubble konstanta] je ključna za procjenu zakrivljenosti prostora i starosti svemira, kao i za istraživanje njegove sudbine.

"Možemo izmjeriti Hubble konstantu pomoću dvije metode - jedna promatrajući cefeidske zvijezde i supernove u lokalnom svemiru, a druga pomoću mjerenja kozmičkog pozadinskog zračenja iz ranog svemira - ali ove metode ne daju iste vrijednosti, što znači naš standardni kozmološki model može biti pogrešan. "

Studija, objavljena danas u časopisu Physical Review Letters međunarodnog tima koji uključuje University College London (UCL) i kozmologe Instituta Flatiron, pokazuje kako će novi neovisni podaci gravitacijskih valova koje emitira 50 binarnih neutronskih zvijezda nazvanih "standardne sirene" razbiti zastoj između sukobljena mjerenja jednom zauvijek.

Dr. Stephen Feeney iz Centra za računsku astrofiziku Instituta Flatiron u New Yorku, vodeći autor članka, kaže: „Izračunali smo da ćemo, promatrajući 50 binarnih neutronskih zvijezda tijekom sljedećeg desetljeća, imati dovoljno podataka gravitacijskog vala da bismo neovisno odrediti najbolje mjerenje Hubbleove konstante

"Trebali bismo biti u stanju otkriti dovoljno spajanja kako bismo odgovorili na ovo pitanje u roku od 5 do 10 godina."

Feeney, Peiris i njegovi kolege razvili su univerzalno primjenjivu tehniku ​​koja izračunava kako će podaci gravitacijskog vala riješiti problem.

Gravitacijski valovi se emitiraju kada se binarne neutronske zvijezde spiralno okreću jedna prema drugoj prije sudara u jakom svjetlu koji se teleskopom mogu otkriti. UCL istraživači bili su uključeni u otkrivanje prve svjetlosti s događaja gravitacijskog vala u kolovozu 2017. godine.

Događaji binarne neutronske zvijezde su rijetki, ali neprocjenjivi su za pružanje drugog puta za praćenje kako se svemir širi. Gravitacijski valovi koje emitiraju uzrokuju pukotine u prostor-vremenu koje mogu otkriti opservatorij gravitacijskog vala Laser Interferometar (LIGO) i eksperimenti s Djevicama, precizno mjerenje udaljenosti sustava od Zemlje.

Dodatnim otkrivanjem svjetlosti prateće eksplozije astronomi mogu odrediti brzinu sustava i stoga izračunati Hubble konstantu pomoću Hubbleovog zakona.

Za ovu su studiju istraživači modelirali koliko će takvih opažanja biti potrebno da bi se problem preciznog mjerenja Hubbleovog rješenja točno riješio.

Profesor Peiris zaključuje: "Ovo će zauzvrat dovesti do najpreciznije slike o tome kako se svemir širi i pomoći će nam da poboljšamo standardni kozmološki model."

Izvorno istraživanje: https://www.simonsfoundation.org/2019/02/14/neutron-stars-hubble-constant/