Taiteilijan kuvaus kahdesta neutronitähdistä, jotka yhdistyvät ja vapauttavat painovoima-aaltoja.
(Kuva: © R. Hurt / Caltech-JPL)
analysointi väreilevät tilan ja ajan kankaassa kuolleiden tähtiparien luoma saattaa pian ratkaista kosmisen mysteerin, joka ympäröi kuinka nopeasti maailmankaikkeus laajenee - jos tutkijat ovat onnekkaita.
Se on uuden tutkimuksen tuomio, joka saattaa myös valaista maailmankaikkeuden lopullista kohtaloa, sen parissa työskennelleet tutkijat ovat sanoneet.
Kosmos on laajentunut edelleen syntymästään lähtien noin 13,8 miljardia vuotta sitten. Mittaamalla maailmankaikkeuden nykyinen nopeus, joka tunnetaan nimellä Hubble-vakio, tutkijat voivat päätellä kosmoksen iän ja yksityiskohdat sen nykytilasta. He voivat jopa käyttää numeroa yrittääkseen oppia maailmankaikkeuden kohtalo, esimerkiksi laajentuuko se ikuisesti, romahtaa itsestään tai repi kokonaan.
Tutkijat käyttävät Hubble-vakion mittaamiseen kahta päämenetelmää. Yksi tarkoitus on seurata lähellä olevia kohteita, joiden ominaisuudet tutkijat ymmärtävät hyvin, kuten tähtien räjähdyksiä, jotka tunnetaan nimellä supernovas ja sykkivät tähdet, jotka tunnetaan nimellä Kefeidimuuttujat, etäisyyksien arvioimiseksi ja maailmankaikkeuden laajenemisnopeuden laskemiseksi. Toinen keskittyy kosmisen mikroaaltotaustaan, ison räjähdyksen jäljellä olevaan säteilyyn ja tutkii, kuinka se on ajan myötä muuttunut laskemaan kuinka nopeasti kosmo on laajentunut.
Tämä tekniikkapari on kuitenkin tuottanut kaksi erilaista tulosta Hubble-vakion arvolle. Kosmisen mikroaaltotaustan tiedot viittaavat siihen, että maailmankaikkeus kasvaa tällä hetkellä nopeudella noin 41,6 mailia (67 km) sekunnissa / 3,26 miljoonaa valovuotta, kun taas läheisen maailmankaikkeuden supernovoista ja kefeideistä saadut tiedot viittaavat nopeuteen noin 45,3 mailia ( 73 km) sekunnissa / 3,26 miljoonaa valovuotta.
Tämä ero viittaa siihen, että standardi kosmologinen malli - tutkijoiden käsitys maailmankaikkeuden rakenteesta ja historiasta - voisi olla väärä. Tämän keskustelun ratkaiseminen Hubble-jatkuva konflikti, voisi valaista kosmoksen evoluutiota ja lopullista kohtaloa.
Uudessa tutkimuksessa fyysikot ehdottavat, että tulevaisuuden tiedot avaruuden ja ajan kankaan väreistä, joita kutsutaan painovoima-aaltoiksi, voivat auttaa umpikujan purkamisessa. "Hubble-jatkuva konflikti - suurin vihje, joka meillä on siitä, että maailmankaikkomallimme on puutteellinen - on ratkaistavissa viidestä kymmeneen vuoteen", New Yorkissa sijaitsevan Flatiron-instituutin astrofysiikan johtava tutkimuksen kirjoittaja Stephen Feeney kertoi Space.com: lle.
Einsteinin mukaan yleisen suhteellisuusteorian teoria, painovoima johtuu siitä, kuinka massa vääristää tila-aikaa. Kun jokin massa liikkuu esine, sen tulisi tuottaa painovoima-aaltoja, jotka vetoavat valon nopeudella venyttäen ja puristaen avaruus-aikaa matkan varrella.
Painovoima-aallot ovat poikkeuksellisen heikkoja, ja vasta vuonna 2016 tutkijat havaitsivat ensimmäiset suorat todisteet niistä. Vuonna 2017 tutkijat havaitsivat myös painovoima-aallot törmäävistä neutronitähteistä, tähteiden jäännöksistä, jotka menehtyivät katastrofisissa räjähdyksissä, jotka tunnetaan nimellä supernovas. Jos tähden jäännökset eivät ole tarpeeksi massiivisia romahtamaan mustiksi reikiksi, ne päätyvät sen sijaan neutronitähteiksi, niin nimeltään, koska sen painovoimaveto on tarpeeksi vahva, jotta ne murskaisivat protoneja yhdessä elektronien kanssa muodostaen neutroneja.
Toisin kuin mustia reikiä, neutronitähdet säteilevät näkyvää valoa, samoin niiden törmäykset. Näiden fuusioiden painovoima-aallot, joita kutsutaan "tavanomaisiksi sireeneiksi", auttavat tutkijoita määrittämään etäisyytensä Maasta, kun taas näiden törmäysten valo auttaa määrittämään nopeuden, jolla he liikkuivat suhteessa Maahan. Tutkijat voivat sitten käyttää molempia näitä tietojoukkoja Hubble-vakion laskemiseen. Feeneyn ja hänen kollegoidensa mukaan noin 50 parin neutronitähtien kaatumisten analysointi seuraavan viiden - 10 vuoden aikana saattaa tuottaa tarpeeksi tietoa Hubble-vakion parhaan mahdollisen mittauksen määrittämiseksi.
Tämä arvio riippuu kuitenkin siitä, kuinka usein neutronitähtien törmäyksiä tapahtuu. "Määrässä on huomattava epävarmuus neutronitähtien sulautumiset - olemme loppujen lopuksi nähneet vain yhden tähän mennessä ", Feeney sanoi." Jos meillä olisi onni nähdä se ja sulautumiset ovat tosiasiassa paljon harvinaisempia kuin luulemme, niin tarkkailemme Hubble-vakion selittämiseksi tarvittavaa sulautumien määrää. konflikti voi viedä pidempään kuin sanoimme työssämme. "
Painovoima-aallot saattavat lopulta tukea yhtä Hubble-vakion arvoa kuin toinen, mutta ne voivat myös määrittää uuden Hubble-vakion kolmannen arvon, Feeney sanoi. Jos näin tapahtuu, se saattaa johtaa uusiin käsityksiin supernovien, kefeidien tai neutronitähteiden käyttäytymisestä, hän lisäsi.
Tutkijat yksityiskohtaisesti heidän havainnoistaan verkossa 14. helmikuuta lehdessä Physical Review Letters.
