Umetnikov prikaz dveh nevtronskih zvezd, ki se združujejo in sproščajo gravitacijske valove.
(Slika: © R. Hurt / Caltech-JPL)
Analiza valovi v tkanini prostora in časa ki ga ustvarjajo pari mrtvih zvezd, lahko kmalu razrešijo kozmično skrivnost, ki obkroža, kako hitro se vesolje širi - če bodo znanstveniki imeli srečo.
To je razsodba nove študije, ki bo morda osvetlila tudi končno usodo vesolja, pravijo raziskovalci, ki so delali na njej.
Kozmos se od svojega rojstva pred približno 13,8 milijarde let še naprej širi. Z merjenjem sedanje hitrosti širjenja vesolja, znane kot Hubble konstanta, znanstveniki lahko sklepajo o starosti kozmosa in podrobnostih njegovega trenutnega stanja. Številko lahko celo uporabijo, da se poskusijo naučiti usoda vesolja, na primer, ali se bo za vedno razširil, zrušil nad seboj ali se raztrgal v celoti.
Znanstveniki uporabljajo dve osnovni metodi za merjenje Hubblove konstante. Ena vključuje spremljanje bližnjih predmetov, katerih lastnosti znanstveniki dobro razumejo, kot so zvezdne eksplozije, znane kot supernove in pulzirajoče zvezde znane kot Cefeidne spremenljivke, da bi ocenili njihove razdalje in nato sklepali o stopnji širjenja vesolja. Drugi se osredotoča na kozmično mikrovalovno ozadje, preostalo sevanje iz Velikega poka, in preučuje, kako se je sčasoma spremenilo, da izračuna, kako hitro se je kozmos razširil.
Vendar je ta par tehnik prinesel dva različna rezultata za vrednost konstante Hubble. Podatki iz kozmičnega mikrovalovnega ozadja kažejo, da se vesolje trenutno širi s hitrostjo približno 67,6 milje (67 kilometrov) na sekundo na 3,26 milijona svetlobnih let, medtem ko podatki supernov in cefeidov v bližnjem vesolju kažejo na hitrost približno 45,3 milje ( 73 km) na sekundo v 3,26 milijona svetlobnih let.
To neskladje kaže na to, da je standardni kozmološki model - znanstveniki razumevanje strukture in zgodovine vesolja - lahko napačen. Reševanje te razprave, znane kot Hubblov stalen konflikt, bi lahko osvetlil evolucijo in končno usodo kozmosa.
V novi raziskavi fiziki predlagajo, da bodo prihodnji podatki iz valovanja v tkanini prostora in časa, znani kot gravitacijski valovi, lahko pomagali prebiti ta zastoj. "Hubblov stalni konflikt - največji namig, ki ga imamo, da je naš model vesolja nepopoln - je mogoče razrešiti v petih do desetih letih," je za Space.com povedal vodilni avtor študije Stephen Feeney, astrofizik z Inštituta Flatiron v New Yorku.
Po Einsteinovih teorija splošne relativnosti, gravitacija izhaja iz tega, kako masa izkrivlja prostor-čas. Kadar se kateri koli predmet z masi premika, bi moral ustvariti gravitacijske valove, ki zadihajo s hitrostjo svetlobe, se raztezajo in stiskajo prostor-čas na poti.
Gravitacijski valovi so izjemno šibki in šele leta 2016 so znanstveniki odkrili prve neposredne dokaze o njih. Leta 2017 so znanstveniki zaznali tudi gravitacijske valove zaradi trčenja nevtronskih zvezd, ostankov zvezd, ki so padle v katastrofalnih eksplozijah, znanih kot supernove. Če ostanki zvezde niso dovolj masivni, da bi se zrušili, da bi postali črne luknje, bodo namesto tega postali nevtronska zvezda, tako imenovana, ker je njen gravitacijski poteg dovolj močan, da zdrobi protone skupaj z elektroni, da tvori nevtrone.
Za razliko od črnih lukenj nevtronske zvezde oddajajo vidno svetlobo in tako tudi trčijo. Gravitacijski valovi iz teh združitev, ki so jih poimenovali "standardne sirene", bodo znanstvenikom pomagali določiti njihovo oddaljenost od Zemlje, svetloba teh trkov pa bo pomagala določiti hitrost, s katero so se gibali glede na Zemljo. Raziskovalci lahko nato uporabijo oba nabora podatkov za izračun Hubble konstante. Po navedbah Feeneyja in njegovih sodelavcev lahko analiza padcev med približno 50 parov nevtronskih zvezd v naslednjih petih do desetih letih prinese dovolj podatkov, da se lahko določi najboljša meritev Hubblove stalnice.
Vendar je ta ocena odvisna od tega, kako pogosto pride do trčenja nevtronskih zvezd. "Glede stopnje tečaja obstaja precejšnja negotovost združitve nevtronskih zvezd - Konec koncev smo jih videli le eno, "je dejal Feeney." Če smo imeli veliko srečo, da smo videli to, in združitve so dejansko veliko redkejše, kot si mislimo, potem bi opazovali število združitev, potrebnih za razlago Hubble-ove konstante konflikt lahko traja dlje, kot smo navedli v svojem delu. "
Gravitacijski valovi lahko na koncu podprejo eno vrednost za Hubble konstanto nad drugo, lahko pa določijo tudi novo tretjo vrednost za Hubblove konstante, je dejal Feeney. Če se to zgodi, bi to lahko vodilo do novih spoznanj o vedenju supernov, cefeidov ali nevtronskih zvezd, je dodal.
Znanstveniki podrobno njihove ugotovitve na spletu 14. februarja v reviji Physical Review Letters.
