Mākslinieka attēlojums ar divām neitronu zvaigznēm, kas apvienojas un atbrīvo gravitācijas viļņus.
(Attēls: © R. Hurt / Caltech-JPL)
Analizējot viļņi telpas un laika audumā ko izveidojuši mirušu zvaigžņu pāri, iespējams, drīz atrisinās kosmisko noslēpumu, kas apņem to, cik ātri Visums paplašinās - ja zinātniekiem veicas.
Tas ir jauna pētījuma spriedums, kas, iespējams, arī parādīs visuma galīgo likteni, sacīja pētnieki, kuri pie tā strādāja.
Kopš dzimšanas kosmoss turpina paplašināties aptuveni pirms 13,8 miljardiem gadu. Izmērot pašreizējo Visuma izplešanās ātrumu, kas pazīstams kā Habla konstante, zinātnieki var secināt kosmosa vecumu un sīkāku informāciju par tā pašreizējo stāvokli. Viņi pat var izmantot numuru, lai mēģinātu iemācīties Visuma liktenis, piemēram, vai tas uz visiem laikiem paplašināsies, sabruks pats vai pilnībā saplīsīs.
Habla konstantes mērīšanai zinātnieki izmanto divas galvenās metodes. Viena no tām ir blakus esošo objektu novērošana, kuru īpašības zinātnieki labi saprot, piemēram, zvaigžņu sprādzieni, kas pazīstami kā supernovas un pulsējošās zvaigznes, kas pazīstamas kā Kefeīdu mainīgie, lai novērtētu attālumus un pēc tam izsecinātu Visuma izplešanās ātrumu. Otra koncentrējas uz kosmisko mikroviļņu fonu, Lielā sprādziena pārpalikušo starojumu un pēta, kā tas laika gaitā ir mainījies, lai aprēķinātu, cik ātri kosmoss ir paplašinājies.
Tomēr šis paņēmienu pāris ir devis rezultātu divi dažādi rezultāti Habla konstantes vērtībai. Dati no kosmiskā mikroviļņu fona liecina, ka Visums pašlaik paplašinās ar ātrumu aptuveni 41,6 jūdzes (67 kilometri) sekundē uz 3,26 miljoniem gaismas gadu, savukārt dati par supernovām un kefeīdiem tuvējā Visumā liecina par ātrumu aptuveni 45,3 jūdzes ( 73 km) sekundē uz 3,26 miljoniem gaismas gadu.
Šī neatbilstība liek domāt, ka standarta kosmoloģiskais modelis - zinātnieku izpratne par Visuma struktūru un vēsturi - varētu būt kļūdains. Šīs debates, kas pazīstamas kā Habla pastāvīgais konflikts, varētu atklāt kosmosa evolūciju un galīgo likteni.
Jaunajā pētījumā fiziķi ierosina, ka nākotnes dati par telpas un laika auduma viļņiem, kas pazīstami kā gravitācijas viļņi, varētu palīdzēt pārvarēt šo strupceļu. "Habla pastāvīgais konflikts - lielākais mājiens, ka mūsu Visuma modelis ir nepilnīgs - ir atrisināms piecu līdz 10 gadu laikā," Space.com pastāstīja galvenā pētījuma autors Stefans Feenejs, Ņujorkas Flatirona institūta astrofiziķis.
Pēc Einšteina domām vispārējās relativitātes teorija, gravitācija rodas no tā, kā masa izkropļo telpas laiku. Kad jebkurš objekts ar masu pārvietojas, tam vajadzētu radīt gravitācijas viļņus, kas rāpo ar gaismas ātrumu, izstiepjot un saspiežot telpas laiku visā ceļa garumā.
Gravitācijas viļņi ir ārkārtīgi vāji, un tikai 2016. gadā zinātnieki atklāja pirmos tiešos pierādījumus par tiem. 2017. gadā zinātnieki arī atklāja gravitācijas viļņus no sadursto neitronu zvaigznēm, to zvaigžņu paliekām, kas gāja bojā katastrofiskos sprādzienos, kas pazīstami kā supernovas. Ja zvaigznes paliekas nav pietiekami masīvas, lai sabruktu, lai kļūtu par melnajiem caurumiem, tās galu galā nonāks kā neitronu zvaigzne, tā nosaukta, jo tās gravitācijas vilkme ir pietiekami spēcīga, lai sasmalcinātu protonus kopā ar elektroniem, veidojot neitronus.
Atšķirībā no melnajiem caurumiem neitronu zvaigznes izstaro redzamu gaismu, tāpat kā to sadursmes. Gravitācijas viļņi no šīm apvienošanām, saukti par “standarta sirēnām”, palīdzēs zinātniekiem precīzi noteikt attālumu no Zemes, savukārt šo sadursmju gaisma palīdzēs noteikt ātrumu, ar kādu viņi pārvietojās attiecībā pret Zemi. Pēc tam pētnieki var izmantot abas šīs datu kopas, lai aprēķinātu Habla konstanci. Pēc Feeneja un viņa kolēģu domām, analizējot avārijas starp aptuveni 50 neitronu zvaigznīšu pāriem nākamajos piecos līdz 10 gados, iespējams, iegūs pietiekami daudz datu, lai Habla konstantes pagaidām novērtētu labākos.
Tomēr šis novērtējums ir atkarīgs no tā, cik bieži notiek neitronu un zvaigžņu sadursmes. "Ir ievērojama nenoteiktība neitronu zvaigžņu apvienošanās - galu galā mēs līdz šim esam redzējuši tikai vienu, "sacīja Feenijs." Ja mums būtu ļoti paveicies to redzēt, un apvienošanās faktiski ir daudz retāka, nekā mēs domājam, tad ievērojot apvienošanās skaitu, kas vajadzīgs Habla konstantes skaidrošanai, konflikts varētu aizņemt ilgāku laiku, nekā mēs norādījām savā darbā. "
Gravitācijas viļņi var galu galā atbalstīt vienu Habla konstantes vērtību pār otru, bet tie var arī noteikt jaunu Habla konstantes trešo vērtību, sacīja Feenejs. Ja tas notiks, tas varētu radīt jaunu ieskatu par supernovu, kefeīdu vai neitronu zvaigžņu izturēšanos, viņš piebilda.
Zinātnieki sīki aprakstīja viņu atradumi tiešsaistē 14. februārī žurnālā Physical Review Letters.
