Bir sanatçının yerçekimi dalgalarını birleştiren ve serbest bırakan iki nötron yıldızı tasviri.
(Resim: © R. Hurt / Caltech-JPL)
Analiz uzay ve zamanın kumaşında dalgalanmalar Ölü yıldız çiftleri tarafından yaratılan bilim adamları şanslıysa, yakında evrenin ne kadar genişlediğini çevreleyen kozmik bir gizemi çözebilirler.
Araştırmacılar, bunun üzerinde çalışan evrenin nihai kaderine de ışık tutabilecek yeni bir çalışmanın kararı olduğunu söyledi.
Evren, doğumundan bu yana yaklaşık 13.8 milyar yıl önce genişlemeye devam etti. Evrenin şu andaki genişleme oranını ölçerek, Hubble sabiti, bilim adamları evrenin yaşını ve mevcut durumunun ayrıntılarını çıkarabilirler. Numarayı öğrenmeye çalışmak için bile kullanabilirler evrenin kaderisonsuza kadar genişleyecek mi, kendi üzerine çökecek mi yoksa tamamen parçalanacak mı?
Bilim adamları Hubble sabitini ölçmek için iki ana yöntem kullanırlar. Bunlardan biri, bilim insanlarının özelliklerini iyi anladığı yakındaki nesneleri izlemeyi içerir. süpernovalar ve titreşen yıldızlar Sefeid değişkenler, mesafelerini tahmin etmek ve daha sonra evrenin genişleme oranını çıkarmak için. Diğeri kozmik mikrodalga arka planına, Big Bang'den kalan radyasyona odaklanır ve kozmosun ne kadar hızlı büyüdüğünü hesaplamak için zamanla nasıl değiştiğini inceler.
Ancak, bu teknik çifti Hubble sabitinin değeri için iki farklı sonuç. Kozmik mikrodalga arka planından elde edilen veriler, evrenin şu anda 3,26 milyon ışıkyılıda saniyede yaklaşık 41,6 mil (67 kilometre) oranında genişlediğini, yakındaki evrendeki süpernova ve Cepheidlerden gelen veriler yaklaşık 45,3 mil ( 3.26 milyon ışıkyılı başına saniyede 73 km).
Bu tutarsızlık, standart kozmolojik modelin - bilim adamlarının evrenin yapısını ve tarihini anlamalarını - yanlış olabileceğini düşündürmektedir. Olarak bilinen bu tartışmanın çözümü Hubble sürekli çatışması, evrenin evrimine ve nihai kaderine ışık tutabilir.
Yeni çalışmada, fizikçiler uzay ve zamanın yerçekimi dalgaları olarak bilinen dalgalardan gelecekteki verilerin bu çıkmazı kırmaya yardımcı olabileceğini öne sürüyorlar. New York'taki Flatiron Enstitüsü'nde astrofizikçi olan baş araştırmacı Stephen Feeney, "Hubble sürekli çatışması - evren modelimizin eksik olduğuna dair en büyük ipucu - beş ila 10 yıl içinde çözülebilir" dedi.
Einstein'a göre genel görelilik teorisiyerçekimi, kütlenin uzay-zamanı nasıl bozduğundan kaynaklanır. Kütlesi olan herhangi bir nesne hareket ettiğinde, ışık hızında fışkıran, yol boyunca uzama süresini uzatan ve sıkan yerçekimi dalgaları üretmelidir.
Yerçekimi dalgaları olağanüstü zayıftır ve sadece 2016'da bilim adamları bunların ilk doğrudan kanıtını tespit ettiler. 2017'de, bilim adamları ayrıca, nötron yıldızlarını çarpışan yerçekimi dalgalarını, yıldız olarak bilinen yıldız kalıntılarını tespit ettiler. süpernovalar. Bir yıldızın kalıntıları bir kara delik haline gelmek için çökecek kadar büyük değilse, bunun yerine bir nötron yıldızı olarak ortaya çıkacaklardır, çünkü kütleçekimi, nötronları oluşturmak için elektronlarla birlikte protonları ezecek kadar güçlüdür.
Karadeliklerin aksine, nötron yıldızları görünür ışık yayar ve çarpışmaları da olur. "Standart sirenler" olarak adlandırılan bu birleşmelerden gelen yerçekimi dalgaları, bilim adamlarının Dünya'ya olan mesafelerini belirlemelerine yardımcı olurken, bu çarpışmalardan gelen ışık Dünya'ya göre hareket ettikleri hızı belirlemeye yardımcı olacaktır. Araştırmacılar daha sonra Hubble sabitini hesaplamak için bu iki veri kümesini de kullanabilirler. Feeney ve meslektaşlarına göre, önümüzdeki beş ila 10 yıl içinde yaklaşık 50 çift nötron yıldızı arasındaki kazaları analiz etmek, Hubble sabitinin en iyi ölçümünü belirlemek için yeterli veri sağlayabilir.
Bununla birlikte, bu tahmin nötron yıldızı çarpışmalarının ne sıklıkta gerçekleştiğine bağlıdır. "Oranında büyük bir belirsizlik var nötron yıldızı birleşmeleri - sonuçta, bugüne kadar sadece birini gördük, "dedi Feeney." Bunu gördüğümüz için çok şanslı olsaydık ve birleşmeler aslında düşündüğümüzden çok daha nadirse, Hubble sabitini açıklamak için gereken birleşme sayısını gözlemleyerek çatışma, çalışmalarımızda belirttiğimizden daha uzun sürebilir. "
Yerçekimi dalgaları, Hubble sabiti için bir değeri diğeri üzerinde destekleyebilir, ancak Hubble sabiti için yeni bir üçüncü değer belirleyebilirler. Bu olursa, süpernovaların, Sefeidlerin veya nötron yıldızlarının davranışlarıyla ilgili yeni içgörülere yol açabilir.
Bilim adamları detaylı bulguları çevrimiçi 14 Şubat dergisinde Fiziksel İnceleme Mektupları.
