Reprezentarea unui artist de două stele neutronice care fuzionează și eliberează unde gravitaționale.
(Imagine: © R. Hurt / Caltech-JPL)
Analizand ondulații în țesătura spațiului și a timpului creat de perechi de stele moarte poate rezolva în curând un mister cosmic care înconjoară cât de repede se extinde universul - dacă oamenii de știință au noroc.
Acesta este verdictul unui nou studiu, care poate arunca o lumină asupra soartei finale a universului, au spus cercetătorii care au lucrat la el.
Cosmosul a continuat să se extindă de la naștere în urmă cu aproximativ 13,8 miliarde de ani. Prin măsurarea ritmului actual al expansiunii universului, cunoscut sub numele de Constantă Hubble, oamenii de știință pot deduce vârsta cosmosului și detaliile stării sale actuale. Ei pot folosi chiar și numărul pentru a încerca să învețe soarta universului, cum ar fi dacă se va extinde pentru totdeauna, se va prăbuși pe sine sau se va despărți complet.
Oamenii de știință folosesc două metode principale pentru a măsura constanta Hubble. Unul presupune monitorizarea obiectelor din apropiere ale căror proprietăți științifice înțeleg bine, cum ar fi exploziile stelare cunoscute ca supernove și stele pulsatorii cunoscute sub numele de Variabilele cefeide, pentru a estima distanțele lor și apoi a deduce rata de expansiune a universului. Celălalt se concentrează pe fundalul microundelor cosmice, radiația rămasă de la Big Bang și examinează modul în care s-a schimbat în timp pentru a calcula cât de rapid s-a extins cosmosul.
Cu toate acestea, această pereche de tehnici a cedat două rezultate diferite pentru valoarea constantei Hubble. Datele din fundalul microundelor cosmice sugerează că universul se extinde în prezent cu o viteză de aproximativ 67,6 mile pe secundă pe 3,26 milioane de ani-lumină, în timp ce datele de la supernovele și cefeide din universul apropiat sugerează o rată de aproximativ 45,3 mile ( 73 km) pe secundă pe 3,26 milioane de ani-lumină.
Această discrepanță sugerează că modelul cosmologic standard - înțelegerea oamenilor de știință a structurii și istoriei universului - ar putea fi greșită. Rezolvarea acestei dezbateri, cunoscută sub numele de Conflictul constant Hubble, ar putea arunca lumină despre evoluția și soarta finală a cosmosului.
În noul studiu, fizicienii sugerează că datele viitoare din ondulările din țesutul spațiului și timpului cunoscute sub numele de unde gravitaționale ar putea ajuta la ruperea acestui impas. "Conflictul constant Hubble - cel mai mare indiciu pe care îl avem că modelul nostru de univers este incomplet - este rezolvabil în cinci până la 10 ani", a declarat pentru Space.com autorul studiului principal Stephen Feeney, astrofizician la Institutul Flatiron din New York.
Conform lui Einstein teoria relativității generale, gravitația rezultă din modul în care masa denaturează spațiul-timp. Când orice obiect cu masă se mișcă, acesta ar trebui să producă valuri gravitaționale care se fixează cu viteza luminii, întinzându-se și stoarcerea spațiului-timp pe parcurs.
Valurile gravitaționale sunt extraordinar de slabe și abia în 2016 oamenii de știință au detectat primele dovezi directe ale acestora. În 2017, oamenii de știință au detectat, de asemenea, valuri gravitaționale din stele cu neutroni ciocnitori, resturi de stele care au pierit în explozii catastrofale cunoscute sub numele de supernove. Dacă rămășițele unei stele nu sunt suficient de masive pentru a se prăbuși pentru a deveni o gaură neagră, ele vor ajunge în schimb ca o stea cu neutroni, astfel numită deoarece atracția gravitațională este suficient de puternică pentru a zdrobi protoni împreună cu electronii pentru a forma neutroni.
Spre deosebire de găurile negre, stelele de neutroni emit lumină vizibilă, la fel și coliziunile lor. Undele gravitaționale din aceste fuziuni, supranumite "sirene standard", îi vor ajuta pe oamenii de știință să își identifice distanța față de Pământ, în timp ce lumina de la aceste coliziuni va ajuta la determinarea vitezei cu care se deplasau în raport cu Pământul. Cercetătorii pot folosi apoi aceste două seturi de date pentru a calcula constanta Hubble. Potrivit lui Feeney și colegii săi, analizarea prăbușirilor între aproximativ 50 de perechi de stele de neutroni în următorii cinci până la 10 ani poate genera suficiente date pentru a determina cea mai bună măsurare a constantei Hubble.
Totuși, această estimare depinde de cât de des apar coliziunile de neutroni. „Există o incertitudine considerabilă în ceea ce privește rata de fuziuni de stele neutronice - la urma urmei, am văzut doar una până în prezent ", a spus Feeney. Dacă am fost foarte norocoși să vedem acea, iar fuziunile sunt de fapt mult mai rare decât credem, atunci observăm numărul de fuziuni necesare pentru a explica constanta Hubble. conflictul ar putea dura mai mult decât am afirmat în activitatea noastră. "
Undele gravitaționale pot ajunge să susțină o valoare pentru constanta Hubble față de cealaltă, dar pot determina, de asemenea, o nouă valoare a treia pentru constanta Hubble, a spus Feeney. Dacă se întâmplă acest lucru, aceasta ar putea conduce la idei noi cu privire la comportamentul supernovelor, cefeidelor sau stelelor neutronice, a adăugat el.
Oamenii de știință au detaliat descoperirile lor online 14 februarie în revista Physical Review Letters.
