Neutronske zvijezde vrište u valovima svemira kad umru, a astronomi su nacrtali plan kako koristiti svoju gravitacijsku agoniju kako bi pratili povijest svemira. Pridružite nam se dok ćemo istražiti kako svoju bol pretvoriti u naš kozmološki profit.
Kozmolozi su opsjednuti standardima. Razlog ove opsesije leži u njihovim napornim pokušajima mjerenja ekstremnih udaljenosti u našem svemiru. Pogledajte slučajnu zvijezdu ili galaksiju. Koliko je daleko? Je li bliža ili udaljenija od zvijezda ili galaksije pored nje? Što ako je jedan svjetliji ili tamniji od drugog?
Ovo je prilično beznadna situacija, osim ako se kosmos ne rasipa standardnim stvarima - objektima s poznatim svojstvima. Zamislite da li su žarulje ili metri od 100 vata zapalili svemir. Kad bismo mogli vidjeti te žarulje ili metrske palice, mogli bismo usporediti kakooni nas ovdje na Zemlji gledaju na ono što miznati izgledaju izbliza i osobno. Ako vidimo žarulju u svemiru i znamo da bi trebala biti ista svjetlost kao standardna 100-vatna žarulja, onda možemo napraviti trigonometriju da bismo otklonili udaljenost do te žarulje. Isto je i za štap: ako vidimo slučajni štap koji pluta okolo i znamo da bi trebao biti dug točno jedan metar, možemo usporediti njegovu dužinu u našem vidnom polju i upotrijebiti udaljenost od njega.
Naravno da bi žarulje i metrički štapići napravili za gadne kozmološke sonde, jer su tamne i male. Za ozbiljan rad potrebne su nam svijetle stvari, velike stvari i uobičajene stvari. A ovih je normi dragocjeno nekoliko u svemiru: supernova tipa 1a služi kao "standardne svijeće" i barijenske akustičke oscilacije (ostatak pečen u raspodjeli ostataka galaksija iz ranog svemira i tema drugog članka) može poslužiti kao "standardni vladar".
Ali trebat će nam više od svijeća i palica da nas izvuku iz trenutne kozmološke zagonetke u kojoj se nalazimo.
Živimo u svemiru koji se širi. Svakodnevno se galaksije udaljavaju jedna od druge (u prosjeku još uvijek mogu biti „sudara i skupina“ manjeg opsega). A stopa širenja našeg svemira promijenila se u posljednjih 13,8 milijardi godina kozmičke povijesti. Svemir je sastavljen od gomile različitih likova: zračenja, zvijezda, plina, čudnih stvari poput neutrina, čudnijih stvari poput tamne materije i najčudnijih stvari poput tamne energije. Kako se svaka od ovih komponenti uključuje, isključuje, počinje dominirati ili prestaje dominirati, brzina širenja svemira zauzvrat se mijenja.
U davnim davnim vremenima materija je bila šef svemira. Kako se svemir proširivao, to širenje usporavalo je od neprestanog gravitacijskog trzaja svega što je tvar. Ali tada se stvar previše raširila, pretanka i previše slaba da bi kontrolirala kosmos.
Prije otprilike pet milijardi godina, tamna energija preuzela je kontrolu, preokrenuvši lagano usporavanje širenja svemira i gurajući laticu na metal, uzrokujući širenje svemira ne samo da se nastavlja, već i ubrzava. Tamna energija - što god to bilo - nastavlja svoju zlobnu dominaciju kosmosa do današnjih dana.
Kritično je važno izmjeriti brzinu širenja u svemirusada - budući da je stopa širenja vezana za sadržaj svemira, mjerenje brzine širenja danas govori tko su glavni kozmološki igrači i njihova relativna važnost. Današnju brzinu širenja, poznatu kao Hubble konstantu, možemo izmjeriti na puno načina, poput štapova i svijeća.
I ovdje leži iznenađujuća napetost. Mjerenja Hubble konstante iz obližnjeg svemira pomoću stvari poput supernove daju jednu određenu vrijednost. No, mjerenja ranog svemira pomoću kozmičke mikrovalne pozadine također vode ograničenjima na današnjoj Hubble konstanti, a ta se mjerenja ne podudaraju međusobno.
Ljepljiv problem: dvije neovisne metode mjerenja istog broja vode do različitih rezultata. To bi mogao biti znak posve nove fizike ili samo slabo razumljiva opažanja. Ali bez obzira na to, dok neki kozmolozi na ovu situaciju gledaju kao na izazov, drugi na to gledaju kao na priliku. Potrebno nam je više mjerenja, a posebno ona koja su u potpunosti neovisna od postojećih. Imamo standardne vladare i standardne svijeće, pa kako bi bilo ... standardne sirene.
Naravno zašto ne.
Kakofonski gravitacijski valovi koji eksplodiraju u posljednjim trenucima sudara dviju neutronskih zvijezda nose sočne kozmološke informacije. Budući da vrlo dobro razumijemo njihovu fiziku, možemo proučiti ultra preciznu strukturu gravitacijskih valova kako bismo znali koliko su glasni (u gravitaciji, ne u zvuku, ali samo ćete se morati metati s metaforom) oni su vrištali kad su se sudarili , Zatim to možemo usporediti s onim koliko glasno zvuče ovdje na Zemlji, i voila: udaljenost.
Ova je tehnika već donijela (relativno grubo) mjerenje Hubble konstante iz jedne i jedino promatrane spajanja neutronskih zvijezda.
Ali to ne bi trebao biti posljednji krik smrti neutronske zvijezde koji čujemo. Tijekom narednih godina očekujemo (nadamo se?) Uhvatiti još desetaka. I sa svakim sudarom možemo otkloniti pouzdanu udaljenost do vatrenog događaja i izmjeriti povijest širenja svemira od njihove neutronske propasti, pružajući sasvim drugačiji trag u otkrivanju vrijednosti Hubbleove konstante.
Kozmolozi sa Sveučilišta u Chicagu predviđali su da će unutar pet godina tehnika standardnih sirena omogućiti mjerenja konkurentna postojećim metodama. Ali kad je u pitanju velika kosmološka rasprava 21. stoljeća, ostaje pitanje: hoće li standardne sirene biti odlučujući faktor ili će samo produbiti misteriju?
Pročitajte još: "Konstantno mjerenje 2% Hubble od standardnih sirena u roku od 5 godina"
