Elise Haynes Naukowcy być może znaleźli sposób na wykorzystanie zderzających się czarnych dziur do pomiaru szybkości rozszerzania się wszechświata i rozwiązania niektórych tajemnic otaczających ciemną energię.
Gwałtowne połączenia czarnych dziur tworzą fale w czasoprzestrzeni zwane falami grawitacyjnymi. Nowe techniki mierzą zmiany w tych sygnałach, gdy jesteśmy świadkami ekspansji wszechświata z pierwszej ręki.
Astronomowie wiedzieli od późnych lat 90., że Wszechświat rozszerza się w coraz szybszym tempie i nazywają to tempo ekspansji stałą Hubble’a. Ale kiedy naukowcy obliczają stałą Hubble’a na podstawie obserwacji wszechświata i obecnej teorii, dochodzą do zupełnie innych wartości. Tak więc naukowcy chcą wykorzystać kosmiczne zderzenia między bliskimi parami czarnych dziur, jak zespół nazywa „syrenami widmowymi”, aby zapewnić alternatywną technikę pomiarową do stałej Hubble’a. . Ostateczne wyjaśnienie tego palącego problemu kosmologicznego może ujawnić bardziej szczegółowo, w jaki sposób wszechświat ewoluował i jak wyglądał wczesny wszechświat.
W szczególności lepsze zrozumienie ewolucji wszechświata może pomóc kosmologom rozwiązać kilka ważnych zagadek dotyczących ciemnej energii, źródła materii i energii we wszechświecie. Około 68% całości, a naukowcy chcą ustalić, kiedy ta tajemnicza siła zaczęła dominować w materii i dlaczego nastąpiła ta zmiana.
Na Ziemi interferometry laserowe o wysokiej czułości, takie jak Laserowe Obserwatorium Fal Grawitacyjnych (LIGO), włoskie Obserwatorium Virgin oraz japoński detektor fal grawitacyjnych Kamioka (KAGRA) wykrywają te słabe sygnały fal grawitacyjnych. Mogę zmierzyć. Odkąd fale grawitacyjne zostały po raz pierwszy wykryte we wrześniu 2015 r., LIGO i jego instrumenty partnerskie zebrały dane z prawie 100 odległych połączeń. Każde odkrycie da naukowcom wyobrażenie o wielkości czarnych dziur zaangażowanych w fuzję. Na przykład pierwsze fale grawitacyjne wykryto w zderzeniu dwóch czarnych dziur, z których każda ma masę około 30 mas Słońca.
Sercem metody spektralnej syreny są fale grawitacyjne (fale w strukturze przestrzeni i czasu) wywołane potężnymi zdarzeniami kosmicznymi, takimi jak zderzenia i połączenia masywnych, zwartych obiektów, takich jak gwiazdy neutronowe i czarne dziury.
Nowa spektroskopowa metoda syreny wskazuje, że sygnały fal grawitacyjnych mogą również kodować inne informacje. Ponieważ fale te przemierzają bardzo duże odległości w czasoprzestrzeni i docierają do Ziemi w długich skalach czasowych, właściwości ich sygnałów zmieniają się wraz z rozszerzaniem się wszechświata. „Na przykład umieszczenie czarnej dziury we wczesnym wszechświecie zmienia sygnał i sprawia, że wygląda, jakby czarna dziura była większa niż w rzeczywistości” – powiedział współautor badania i profesor uniwersytecki Daniel Holtz. Astrofizyk z Chicago wydał oświadczenie.
Aby odkryć informacje o szybkości ekspansji wszechświata zakodowane w danych fal grawitacyjnych, naukowcy muszą wiedzieć, jak zmienił się sygnał od czasu przejścia przez przestrzeń kosmiczną. Holz i współpracownicy uważają, że nowo odkryte zespoły lokalnych czarnych dziur mogą służyć jako narzędzie do oceny tych zmian.
„Mierzymy masę pobliskich czarnych dziur, rozumiemy ich właściwości, a następnie badamy odległość przebytą przez czarne dziury” – czytamy w oświadczeniu. „I daje nam miarę ogromu wszechświata”. Fale grawitacyjne, takie jak światło, potrzebują czasu na podróż ze swojego źródła na Ziemię, więc wykrycie tych fal pozwala naukowcom cofnąć się w czasie do połączenia bardziej odległych czarnych dziur. Autorzy badania uważają, że w miarę jak LIGO i inne detektory stają się potężniejsze i zbierają sygnały fal grawitacyjnych z odległych zdarzeń, naukowcy pewnego dnia będą mogli cofnąć czas o około 3,8 miliarda lat od Wielkiego Wybuchu. Później być może uda się zaobserwować zderzenie, które miało miejsce 10 miliardów lat temu. . Jest to również czas, w którym naukowcy wierzą, że ciemna energia zaczyna dominować nad innymi formami materii i energii.
„Mniej więcej w tym czasie przeszliśmy od ciemnej materii jako dominującej siły we wszechświecie do siły ciemnej energii i jestem bardzo zainteresowany badaniem tego ważnego przejścia” – powiedział Ezquiaga. Ezquiaga i Holz twierdzą, że jego spektroskopowa metoda syreny, która mierzy stałą Hubble’a, może przewyższać inne techniki, takie jak pomiar zmian częstotliwości światła z odległych supernowych i supernowych. Jestem tutaj. (Metody te opierają się na zrozumieniu fizyki gwiazd i galaktyk, co komplikuje fizykę i astrofizykę.)
Jednak ta nowa technika w mniejszym stopniu opiera się na dobrze ugruntowanym modelu grawitacyjnym Einsteina, ogólnej teorii względności, i wykorzystuje jego lokalne czarne dziury jako wbudowaną kalibrację jego instrumentu. Ta kalibracja ulegnie poprawie, gdy więcej danych dotyczących fal grawitacyjnych będzie zbieranych ze zderzających się czarnych dziur. Holes podsumowuje: „W tym momencie byłby to niesamowicie potężny sposób na poznanie wszechświata”.
Podsumowanie wiadomości:
- Zderzenia czarnych dziur mogą mierzyć tempo ekspansji kosmicznej
- Sprawdź wszystkie aktualności i artykuły z najnowszych wiadomości kosmiczne aktualizacje.
