Neutronske zvezde kričijo v valovih vesoljskega časa, ko umrejo, astronomi pa so začrtali načrt, kako uporabiti svojo gravitacijsko agonijo za sledenje zgodovini vesolja. Pridružite se nam, ko bomo raziskovali, kako svojo bolečino spremeniti v naš kozmološki dobiček.
Kozmologi so obsedeni s standardi. Razlog za to obsedenost je v njihovih napornih poskusih merjenja ekstremnih razdalj v našem vesolju. Poglejte naključno zvezdo ali galaksijo. Kako daleč je? Je bližje ali dlje od zvezde ali galaksije ob njej? Kaj, če je eden svetlejši ali temnejši od drugega?
To je precej brezupno stanje, razen če je kozmos raztresen s standardnimi stvarmi - predmeti z znanimi lastnostmi. Predstavljajte si, če bi 100-vatne žarnice ali metrske palice zasijale vesolje. Če bi lahko videli te žarnice ali metrske palice, bi lahko primerjali kakonas na Zemlji gledajo na to, kar mivem izgledajo od blizu in osebno. Če v vesolju vidimo žarnico in vemo, da naj bi bila enaka svetlost kot običajna 100-vatna žarnica, potem lahko naredimo trigonometrijo, da premaknemo razdaljo do žarnice. Enako za palico: če vidimo naključno palico, ki lebdi naokoli, in vemo, da naj bi bil dolg točno en meter, lahko primerjamo njegovo dolžino v našem vidnem polju in izravnamo razdaljo do nje.
Seveda bi žarnice in metrske palice povzročale slabe kozmološke sonde, ker so temne in majhne. Za resno delo potrebujemo svetle stvari, velike stvari in skupne stvari. In v vesolju je teh nekaj standardov dragoceno: supernova tipa 1a služi kot "standardne sveče" in akustična nihanja bariona (ostanek, spečen v porazdelitvi ostankov galaksij iz zgodnjega vesolja, in tema drugega članka) "standardni vladar".
Vendar bomo potrebovali več kot sveče in palice, da nas bodo izvlekli iz trenutne kozmološke zagonetke, v kateri smo.
Živimo v razširjenem vesolju. Galaksije se vsak dan bolj oddaljujejo (v povprečju lahko pride do trčenj in združevanj v majhnem obsegu). In hitrost širjenja našega vesolja se je v zadnjih 13,8 milijarde let kozmične zgodovine spremenila. Vesolje je sestavljeno iz množice različnih znakov: sevanja, zvezd, plina, čudnih stvari, kot so nevtrini, čudnejših stvari, kot je temna snov, in najbolj čudnih stvari, kot je temna energija. Ko se vsaka od teh komponent vklopi, izklopi, začne prevladovati ali preneha prevladovati, se hitrost širjenja vesolja spreminja.
Že v dobrih starih časih je bila zadeva šef vesolja. Ko se je vesolje širilo, se je ta širitev upočasnila zaradi nenehnega gravitacijskega vlečenja vse zadeve. Toda potem se je zadeva preveč razširila, pretanka in preveč slaba, da bi nadzirala kozmos.
Pred približno petimi milijardami let je temna energija prevzela nadzor in spremenila rahlo upočasnitev širjenja vesolja in potisnila cvetni list na kovino, zaradi česar se širjenje vesolja ne bo samo nadaljevalo, ampak pospešilo. Temna energija - karkoli že je - nadaljuje svojo zlobno prevlado v kozmosu vse do danes.
Ključno je izmeriti hitrost širjenja vesoljatakoj zdaj - ker je hitrost širjenja vezana na vsebino vesolja, nam danes merjenje stopnje širitve pove, kdo so glavni kozmološki akterji in njihov relativni pomen. Današnjo hitrost širjenja, znano kot Hubble konstanta, lahko merimo na več načinov, na primer s palicami in svečami.
In v tem leži presenetljiva napetost. Meritve konstante Hubble iz bližnjega vesolja z uporabo stvari, kot je supernova, dajejo eno posebno vrednost. Toda meritve zgodnjega vesolja z uporabo kozmičnega mikrovalovnega ozadja prav tako vodijo k omejitvam na današnji stalnici Hubble in te meritve se med seboj ne skladajo.
Lepljiva težava: dve neodvisni metodi merjenja istega števila vodijo do različnih rezultatov. Lahko je znak povsem nove fizike ali zgolj slabo razumljenih opažanj. Toda ne glede na to, medtem ko nekateri kozmologi na to situacijo gledajo kot na izziv, drugi na to gledajo kot na priložnost. Potrebujemo še več meritev, predvsem pa tiste, ki so popolnoma neodvisne od obstoječih. Imamo standardne ravnile in standardne sveče, kako je s ... standardnimi sirenami.
Seveda, zakaj pa ne.
Kakofonski gravitacijski valovi, ki pihajo v zadnjih trenutkih trkov dveh nevtronskih zvezd, prenašajo sočne kozmološke informacije. Ker zelo dobro razumemo njihovo fiziko, lahko preučimo ultra natančno strukturo gravitacijskih valov, da vemo, kako glasni (v gravitaciji, ne v zvoku, vendar se boste morali samo metati z metaforo), ki so kričali ob trku. . Nato lahko to primerjamo s tem, kako glasno zvenijo tukaj na Zemlji, in voila: oddaljenost.
Ta tehnika je že prinesla (relativno grobo) meritev Hubblove konstante iz ene in edine opažene zvezde nevtronskih zvezd.
Toda to ne bi smel biti zadnji krik smrti nevtronske zvezde, ki ga slišimo. V prihodnjih letih pričakujemo (upamo?), Da bomo ujeli še več deset. In z vsakim trčenjem lahko pripišemo zanesljivo razdaljo do ognjenega dogodka in izmerimo zgodovino širjenja vesolja od njihove nevtronske doom, kar daje popolnoma drugačen tir za razkrivanje vrednosti stalnice Hubble.
Kozmologi z univerze v Chicagu so predvideli, da bo tehnika standardnih siren v petih letih zagotovila meritve, ki bodo konkurenčne obstoječim metodam. Ko pa gre za veliko kozmološko razpravo 21. stoletja, ostaja vprašanje: ali bodo standardne sirene odločilni dejavnik ali bodo skrivnost le še poglobili?
Preberite več: "2-odstotna konstantna meritev Hubble v standardnih sirenah v 5 letih"
