Избухване на свръхнова и колебания в пространството и времето, генерирано от сливането на две неутронни звезди, помогнаха на учените да измерват точно скоростта на разширяване на Вселената. Бъдещите измервания от този вид ще помогнат за разрешаването на основния парадокс на космологията, казват учените в списанието Nature Astronomy.
Още през 1929 г. известният астроном Едвин Хъбъл доказа, че нашата Вселена не стои неподвижно, а постепенно се разширява. В края на миналия век астрофизиците откриват, наблюдавайки свръхнове от тип I, че тя се разширява не с постоянна скорост, а с ускорение. Причината за това днес се счита за „тъмната енергия“- мистериозна субстанция, която кара пространството-времето да се разтяга все по-бързо и по-бързо.
През юни 2016 г. Нобеловият лауреат Адам Риес и неговите колеги, които откриха това явление, изчислиха точната скорост на разширяване на Вселената днес, използвайки променливи цефеидни звезди в Млечния път и съседните галактики, разстоянието до които може да се изчисли с ултрависока точност.
Това усъвършенстване даде изключително неочакван резултат - оказа се, че две галактики, разделени на разстояние от около 3 милиона светлинни години, се разпръскват със скорост около 73 километра в секунда. Тази година те публикуваха актуализирани резултати от наблюдения, в които тази стойност стана още по-висока - 74 километра в секунда.
Новите измервания на Риес и неговите колеги се оказаха почти 10% по-високи от данните, получени с орбиталните телескопи WMAP и Planck - 69 километра в секунда и не могат да бъдат обяснени с помощта на нашите съвременни идеи за природата на тъмната енергия и механизма на раждането на Вселената.
Тези разминавания накараха космолозите да мислят за два възможни начина да обяснят тази аномалия. От една страна е напълно възможно измерванията на Планк или Риес и неговите колеги да са погрешни или непълни. От друга страна е напълно допустимо, че в ранната Вселена би могло да съществува трето „тъмно“вещество, различно от тъмната материя и енергия, както и че последното може да бъде нестабилно и постепенно да се разпадне.
Кента Хотокезака от Принстънския университет (САЩ) и неговите колеги направиха този проблем още по-остър и противоречив, като направи първите сравнително точни измервания на скоростта на разширение на Вселената, използвайки гравитационната обсерватория LIGO и редица „конвенционални“оптични телескопи.
Първите измервания от този вид, както отбелязва астрофизикът, учените извършиха в края на 2017 г., когато LIGO записа избухване, генерирано от сливането на две неутронни звезди, а стотици наземни и космически телескопи успяха да локализират своя източник в галактиката NGC 4993 в съзвездието Хидра.
Промоционално видео:
Първите LIGO измервания бяха близки до данните, получени от екипа на Riesz, който много учени смятаха за допълнителни доказателства, че скоростта на разширяване на Вселената може да се промени значително. Хотокезака и неговите колеги са установили, че това не е задължително, като се проследяват не само гравитационните вълни, но и светкавицата на светлината и освобождаването на материята, генерирана от този катаклизъм.
В тези наблюдения учените бяха подпомогнати от факта, че този поток от нажежаема плазма, струя на езика на физиците, беше насочен не директно към Земята, а малко по-далеч от нея. Благодарение на това на наблюдателите на нашата планета изглежда, че тя се движи около четири пъти по-бързо от скоростта на светлината, „нарушава“теорията на относителността, като слънчев лъч или сянка.
Това свойство на емисиите, съчетано с измервания на "дебелината" на струята в нейната начална точка, дава възможност много точно да се определи в каква посока е била насочена спрямо Земята и да се измери нейната скорост. Всички тези данни от своя страна ни позволяват да определим разстоянието до източника на гравитационни вълни и по-точно да изчислим колко са се "разтеглили" по време на пътуването от галактиката NGC 4993 до Земята.
Такива усъвършенствания, както отбелязва Хотокезака, донесоха голяма изненада - стойността на константата на Хъбъл стана по-близка не до измерванията на Риес и неговите колеги, а до резултатите на Планк и други телескопи, наблюдаващи микровълновото ехо на Големия взрив.
От една страна, това наистина може да означава, че Нобеловият лауреат и неговите колеги грешат, но от друга, точността на „гравитационните“измервания все още е забележимо по-ниска - тя е около 7% от тази на тези и други участници от този универсален спор (по-малко от 2%). Сегашните резултати, подчертава ученият, отговарят и на двете теории, но ситуацията ще се промени в съвсем близко бъдеще.
Според настоящите оценки на научните екипи на LIGO и на италианския му "братовчед" ViRGO, и двете гравитационни обсерватории трябва да открият около десет такива събития годишно. Съответно през следващите 2-3 години можем да се надяваме, че наблюденията на сливания на неутронни звезди ще ни помогнат недвусмислено да разберем дали има „нова физика“в разширяването на Вселената или не, заключават авторите на статията.
