A szupernóva robbanás és a tér-idő ingadozások, amelyeket két neutroncsillag összeolvadása okozott, segített a tudósoknak pontosan megmérni az univerzum tágulási sebességét. Az ilyen jellegű jövőbeli mérések segítenek megoldani a kozmológia fő paradoxonját - mondják a tudósok a Nature Astronomy folyóiratban.
1929-ben a híres csillagász, Edwin Hubble bebizonyította, hogy világegyetemünk nem áll meg, hanem fokozatosan bővül. A múlt század végén az asztrofizikusok az I. típusú szupernóvákat megfigyelve rájöttek, hogy nem állandó sebességgel, hanem gyorsulással tágul. Ennek oka manapság a "sötét energia" - egy titokzatos anyag, amely a tér-idő gyorsabbá és gyorsabbá válását teszi lehetővé.
2016 júniusában, a Nobel-díjas Adam Riess és kollégái, akik felfedezték a jelenséget, kiszámították a világegyetem pontos tágulási sebességét a Tejút és a szomszédos galaxisok változó Cepheid csillagjai alapján, amelyek távolsága rendkívül nagy pontossággal kiszámítható.
Ez a finomítás rendkívül váratlan eredményt adott - kiderült, hogy két galaxis, egymástól körülbelül 3 millió fényév távolságban, szétszóródik, körülbelül 73 km / s sebességgel. Ebben az évben frissített megfigyelési eredményeket tettek közzé, amelyekben ez az érték még magasabb lett - 74 kilométer másodpercenként.
Riesz és munkatársai által elvégzett új mérések csaknem 10% -kal magasabbak voltak, mint a WMAP és a Planck orbitális távcsövekkel kapott adatok - másodpercenként 69 kilométer, és ez nem magyarázható meg a sötét energia természetére és az univerzum születésének mechanizmusára vonatkozó meglévő elképzeléseinkkel.
Ezek az eltérések arra késztették a kozmológusokat, hogy két lehetséges módszerről gondolják el ezt az anomáliát. Egyrészt valószínű, hogy Planck vagy Riesz és kollégái által végzett mérések hibásak vagy hiányosak. Másrészt elfogadható, hogy a sötét anyagtól és energiától eltérő harmadik „sötét” anyag létezzen a korai univerzumban, valamint hogy ez utóbbi instabil és fokozatosan bomlik.
Kenta Hotokezaka, a Princetoni Egyetem (USA) és kollégái még ennél is akutabbá és ellentmondásosabbá tette ezt a problémát azáltal, hogy a LIGO gravitációs obszervatórium és számos "hagyományos" optikai távcső segítségével elvégezte az univerzum tágulási sebességének első, viszonylag pontos mérését.
Az első ilyen jellegű méréseket, amint azt az asztrofizikus megjegyezte, a tudósok 2017 végén hajtották végre, amikor a LIGO két neutroncsillag összeolvadásával keletkezett robbanást rögzített, és több száz földi és űrteleszkóp képes volt lokalizálni forrását az NGC 4993 galaxisban, a Hydra csillagképben.
Promóciós videó:
Az első LIGO-mérések közel álltak a Riesz-csoport által beszerzett adatokhoz, amelyek sok tudós szerint további bizonyítékot láttak arra, hogy az univerzum tágulási sebessége jelentősen megváltozhat. Hotokezaka és kollégái úgy találták, hogy nem feltétlenül ez a helyzet, ha nemcsak a gravitációs hullámokat követik, hanem a fény villanását és az ezen kataklizma által generált anyag felszabadulását is.
Ezekben a megfigyelésekben a tudósokat az a tény segítette, hogy az izzólámpa áramlása, amely a fizikusok nyelvén szóródott, nem közvetlenül a Földre irányult, hanem kissé tőle. Ennek köszönhetően úgy tűnik, hogy a bolygónk megfigyelői körülbelül négyszer gyorsabban haladnak, mint a fény sebessége, "megsértve" a relativitáselméletet, mint egy napsugár vagy árnyék.
A kibocsátásnak ez a tulajdonsága, a sugárhajtóműnek a kiindulási ponton alkalmazott "vastagságának" mérésével együtt lehetővé teszi, hogy nagyon pontosan meghatározzuk, hogy a Föld felé milyen irányba irányították, és meg lehessen mérni a sebességét. Mindezek az adatok lehetővé teszik számunkra, hogy meghatározzuk a távolságot a gravitációs hullámok forrásáig, és pontosabban kiszámolhatjuk, mennyit "nyújtottak" az NGC 4993 galaxisról a Földre való utazás során.
Az ilyen finomítások, amint azt Hotokezaka megjegyzi, nagy meglepetést jelentettek - a Hubble-állandó értéke közelebb került nem Riesz és kollégái méréséhez, hanem Planck és más távcsövek eredményeihez, amelyek megfigyelték a Nagyrobbanás mikrohullámú visszhangját.
Egyrészt ez valóban azt jelenti, hogy a Nobel-díjas és kollégái tévednek, de másrészt a "gravitációs" mérések pontossága még mindig észrevehetően alacsonyabb - mintegy 7%, mint a többi és a többi résztvevőnél ennek az egyetemes vitanak (kevesebb mint 2%). A jelenlegi eredmények - hangsúlyozza a tudós - mindkét elméletnek megfelelnek, de a helyzet a közeljövőben megváltozik.
A LIGO és olasz „unokatestvére”, a ViRGO tudományos csoportjainak jelenlegi becslése szerint mindkét gravitációs obszervatóriumnak évente körülbelül tíz ilyen eseményt kell találnia. Ennek megfelelően a következő 2–3 évben remélhetjük, hogy a neutroncsillagok egyesülésének megfigyelései segítenek abban, hogy egyértelműen kiderítsük, létezik-e „új fizika” az univerzum kiterjedésében vagy sem - zárják be a cikk szerzői.
