Могут ли гравитационные волны рассказать, как быстро расширяется наша Вселенная?
Астрономы направляют телескопы к звездам и другим космическим объектам, чтобы измерить их расстояние от Земли и то, как быстро они удаляются от нас — два параметра, которые необходимы для оценки постоянной Хаббла, единицы измерения, описывающей скорость, с которой расширяется Вселенная.
Но на сегодняшний день самые точные наблюдения дают совершенно разные значения константы Хаббла, не предлагая окончательного решения того, насколько быстро растет Вселенная. А ведь такая информация, считают ученые, может пролить свет на происхождение Вселенной, а также ее судьбу, и будет ли космос расширяться бесконечно или в конечном итоге коллапсирует.
Теперь ученые из Массачусетского технологического института и Гарвардского университета предложили более точный и независимый способ измерения постоянной Хаббла, используя гравитационные волны, излучаемые крайне редкими системами: черная дыра-нейтронная звезда, а это чрезвычайно энергетическое взаимодействие. По мере того, как такие объекты вращаются вокруг друг друга, они должны создавать космические гравитационные волны и в конечном счете вспышки света.
В статье, опубликованной 12 июля в журнале Physical Review Letters, исследователи сообщают, что вспышка света даст ученым оценку скорости системы или скорость ее удаления от Земли. Испускаемые гравитационные волны, если они будут обнаружены на Земле, должны обеспечивать независимое и точное измерение расстояния до системы.
Несмотря на то, что бинарные системы с черной дырой и нейтронной звездой невероятно редки, исследователи подсчитали, что даже некоторые из них должны давать наиболее точное значение для постоянной Хаббла и скорости расширяющейся Вселенной.
«До сих пор исследователи фокусировались на двойных нейтронных звездах как на способе измерения постоянной Хаббла с гравитационными волнами», — говорят ученые.
«Мы показали, что есть еще один тип источника гравитационных волн, который до сих пор не использовался: черные дыры и нейтронные звезды вращающиеся вместе». «Инструмент LIGO начнет принимать данные в январе 2019 года, и он будет намного более чувствительным, что означает, что мы сможем видеть объекты дальше. Поэтому LIGO должна увидеть по крайней мере одну двойную систему черной дыры-нейтронной звезда, а в идеале целых 25, что поможет разрешить существующую напряженность в измерении постоянной Хаббла, надеюсь, в ближайшие несколько лет» — говорит Сальваторе Витале, доцент физики Массачусетского технологического института и ведущий автор статьи.
Больше информации: «Measuring the Hubble Constant with Neutron Star Black Hole Mergers,» Physical Review Letters. On Arxiv: arxiv.org/abs/1804.07337