En supernovaeksplosion og fluktuationer i rummet genereret ved fusionen af to neutronstjerner har hjulpet forskere med at måle universets ekspansionshastighed nøjagtigt. Fremtidige målinger af denne art vil hjælpe med at løse kosmologiens vigtigste paradoks, siger forskere i tidsskriftet Nature Astronomy.
Tilbage i 1929 beviste den berømte astronom Edwin Hubble, at vores univers ikke står stille, men gradvis ekspanderer. I slutningen af forrige århundrede opdagede astrofysikere under iagttagelse af supernovaer af type I, at den ikke udvides med en konstant hastighed, men med acceleration. Årsagen til dette i dag anses for at være "mørk energi" - et mystisk stof, der får plads til at strække sig hurtigere og hurtigere.
I juni 2016 beregnet Nobelprisvinderen Adam Riess og hans kolleger, der opdagede dette fænomen, den nøjagtige udvidelsesgrad af universet i dag ved hjælp af variable Cepheid-stjerner i Mælkevejen og de nærliggende galakser, hvis afstand kan beregnes med ultrahøj præcision.
Denne forbedring gav et ekstremt uventet resultat - det viste sig, at to galakser adskilt med en afstand på ca. 3 millioner lysår spredte sig med en hastighed på ca. 73 kilometer i sekundet. I år offentliggjorde de opdaterede resultater af observationer, hvor denne værdi blev endnu højere - 74 kilometer i sekundet.
De nye målinger fra Riesz og hans kolleger viste sig at være næsten 10% højere end de data, der blev opnået ved hjælp af WMAP og Planck, der kredsede teleskoper - 69 kilometer i sekundet, og det kan ikke forklares ved hjælp af vores nuværende ideer om arten af mørk energi og mekanismen for universets fødsel.
Disse uoverensstemmelser har ført til, at kosmologer tænker over to mulige måder at forklare denne afvigelse på. På den ene side er det meget muligt, at målingerne fra Planck eller Riesz og hans kolleger er forkerte eller ufuldstændige. På den anden side er det ganske tilladt, at et tredje "mørkt" stof, forskelligt fra mørkt stof og energi, kunne eksistere i det tidlige univers, såvel som at sidstnævnte kunne være ustabilt og gradvist forfald.
Kenta Hotokezaka fra Princeton University (USA) og hans kolleger gjorde dette problem endnu mere akut og kontroversielt ved at foretage de første relativt nøjagtige målinger af universets ekspansionshastighed ved hjælp af LIGO-gravitationsobservatoriet og et antal "konventionelle" optiske teleskoper.
De første målinger af denne art, som astrofysiker bemærker, videnskabsfolk udførte i slutningen af 2017, da LIGO registrerede et burst, der blev genereret ved fusion af to neutronstjerner, og hundreder af jordbaserede og rumteleskoper var i stand til at lokalisere dens kilde i galaksen NGC 4993 i stjernebilledet Hydra.
Salgsfremmende video:
De første LIGO-målinger var tæt på de data, der blev opnået af Riesz's team, som mange forskere mente yderligere bevis for, at universets ekspansionshastighed kunne ændre sig markant. Hotokezaka og hans kolleger har fundet, at dette ikke nødvendigvis er tilfældet ved at spore ikke kun gravitationsbølger, men også lysglimt og frigivelse af stof, der er genereret af denne katastrofe.
I disse observationer blev forskere hjulpet af det faktum, at denne strøm af glødende plasma, en jet på fysikernes sprog, ikke var rettet direkte mod Jorden, men noget væk fra den. Takket være dette ser det ud for observatører på vores planet, at den bevæger sig fire gange hurtigere end lysets hastighed, og "krænker" relativitetsteorien, som en solstråle eller en skygge.
Denne egenskab ved emissioner kombineret med målinger af jetens "tykkelse" ved dens udgangspunkt gør det muligt meget nøjagtigt at bestemme, hvilken retning den var rettet i forhold til Jorden og måle dens hastighed. Alle disse data giver os på sin side mulighed for at specificere afstanden til kilden til gravitationsbølger og mere nøjagtigt beregne, hvor meget de "strakte" under rejsen fra galaksen NGC 4993 til Jorden.
Sådanne forbedringer, som Hotokezaka bemærker, bragte en stor overraskelse - værdien af Hubble-konstanten blev tættere på ikke målingerne af Riesz og hans kolleger, men resultaterne af Planck og andre teleskoper, der observerede mikrobølgeekkoet ved Big Bang.
På den ene side kan dette virkelig betyde, at nobelpristanden og hans kolleger tager fejl, men på den anden side er nøjagtigheden af "tyngdekraft" -målinger stadig mærkbar lavere - det er omkring 7% end for disse og andre deltagere. af denne universelle tvist (mindre end 2%). De nuværende resultater, understreger videnskabsmanden, svarer til begge teorier, men situationen vil ændre sig i den nærmeste fremtid.
I henhold til de nuværende estimater af de videnskabelige teams i LIGO og dets italienske "fætter" ViRGO, bør begge gravitationsobservatorier finde omkring ti sådanne begivenheder om året. Følgelig kan vi i de næste 2-3 år håbe, at observationer af fusioner af neutronstjerner vil hjælpe os med utvetydigt at finde ud af, om der er en "ny fysik" i udvidelsen af universet eller ej, konkluderer forfatterne af artiklen.