Umjetnički prikaz dviju neutronskih zvijezda koje se spajaju i ispuštaju gravitacijske valove.
(Slika: © R. Hurt / Caltech-JPL)
Analiza valovi u tkanini prostora i vremena stvoreni od parova mrtvih zvijezda, uskoro bi mogli riješiti kozmičku misteriju koja okružuje koliko se svemir brzo širi - ako znanstvenici imaju sreće.
To je presuda nove studije koja bi također mogla rasvijetliti konačnu sudbinu svemira, rekli su istraživači koji su radili na njemu.
Kozmos se nastavio širiti od svog rođenja prije oko 13,8 milijardi godina. Mjereći sadašnju brzinu širenja svemira, poznatu i kao Konstanta Hubblea, znanstvenici mogu zaključiti starost kozmosa i detalje njegovog trenutnog stanja. Oni čak mogu koristiti broj da bi pokušali naučiti sudbina svemira, poput, hoće li se zauvijek proširiti, srušiti na sebe ili se potpuno raspasti.
Znanstvenici koriste dvije glavne metode za mjerenje Hubbleove konstante. Jedan uključuje praćenje obližnjih objekata čija se svojstva znanstvenici dobro razumiju, poput zvjezdanih eksplozija poznatih kao Supernove i pulsirajuće zvijezde poznate kao Cefidne varijable, kako bi se procijenila njihova udaljenost i zatim se zaključilo brzina širenja svemira. Drugi se fokusira na kozmičku mikrovalnu pozadinu, ostatke zračenja iz Velikog praska i ispituje kako se to vremenom promijenilo da bi se izračunalo koliko se brzo kozmos proširio.
Međutim, ovaj je par tehnika donio dva različita rezultata za vrijednost Hubbleove konstante, Podaci iz kozmičke mikrovalne pozadine sugeriraju da se svemir trenutno širi brzinom od oko 67,6 milja (67 kilometara) u sekundi po 3,26 milijuna svjetlosnih godina, dok podaci supernova i cefeida u obližnjem svemiru sugeriraju stopu od oko 45,3 milje ( 73 km) u sekundi za 3,26 milijuna svjetlosnih godina.
Ova nepodudarnost ukazuje na to da bi standardni kozmološki model - znanstvenikovo razumijevanje strukture i povijesti svemira - mogao biti pogrešan. Rješavanje ove rasprave, poznato kao Hubbleov stalni sukob, mogao bi osvijetliti evoluciju i konačnu sudbinu kozmosa.
U novoj studiji fizičari sugeriraju da bi budući podaci o valovima u tkivu prostora i vremena poznatiji kao gravitacijski valovi mogli pomoći u svladavanju ove zastoja. "Stalni sukob Hubblea - najveći nagovještaj koji imamo da je naš model svemira nepotpun - rješiv je za pet do 10 godina", rekao je za Space.com glavni autor studije Stephen Feeney, astrofizičar s Instituta Flatiron u New Yorku.
Prema Einsteinovim teorija opće relativnosti, gravitacija proizlazi iz načina na koji masa iskrivljava prostor-vrijeme. Kada se bilo koji objekt s masom kreće, trebao bi proizvesti gravitacijske valove koji se mažu brzinom svjetlosti, protežući se i stišćući prostor-vrijeme na putu.
Gravitacijski valovi su izuzetno slabi, a tek su 2016. znanstvenici otkrili prve izravne dokaze o njima. U 2017. godini, znanstvenici su također otkrili gravitacijske valove iz sudarajućih neutronskih zvijezda, ostataka zvijezda koji su propali u katastrofalnim eksplozijama poznatim kao Supernove, Ako ostaci neke zvijezde nisu dovoljno masivni da se sruše da postanu crne rupe, oni će umjesto toga završiti kao neutronska zvijezda, tako nazvana jer je njezino gravitacijsko povlačenje dovoljno snažno da slomi protone zajedno sa elektronima da formiraju neutrone.
Za razliku od crnih rupa, neutronske zvijezde emitiraju vidljivu svjetlost, pa tako i njihov sudar. Gravitacijski valovi iz tih spajanja, nazvani "standardne sirene", pomoći će znanstvenicima da precizno odrede svoju udaljenost od Zemlje, dok će svjetlost tih sudara pomoći u određivanju brzine kojom su se kretali u odnosu na Zemlju. Tada istraživači mogu koristiti oba ova skupa podataka za izračunavanje Hubble konstante. Prema Feeneyu i njegovim kolegama, analiza padova između oko 50 parova neutronskih zvijezda u sljedećih pet do 10 godina može dati dovoljno podataka za određivanje najboljeg mjerenja Hubbleove konstante dosad.
Međutim, ta procjena ovisi o tome koliko često dolazi do sudara neutronskih zvijezda. "Postoji velika neizvjesnost u stopi od spajanje neutronskih zvijezda - Uostalom, dosad smo vidjeli samo jedno ", rekao je Feeney." Ako smo imali puno sreće vidjeti to, a spajanja su zapravo puno rjeđa nego što mislimo, tada promatramo broj spajanja potrebnih za objašnjenje Hubbleove konstante sukob bi mogao potrajati duže nego što smo naveli u svom radu. "
Gravitacijski valovi mogu završiti podržavajući jednu vrijednost za Hubble konstantu nad drugom, ali mogu odrediti i novu treću vrijednost za Hubble konstantu, rekao je Feeney. Ako se to dogodi, to bi moglo dovesti do novih spoznaja o ponašanju supernova, cefida ili neutronskih zvijezda, dodao je.
Znanstvenici detaljno njihovi nalazi online 14. veljače u časopisu Physical Review Letters.
