Przejdź do głównej zawartości

Fale grawitacyjne rozwiązują kosmiczną zagadkę

Według zespołu kosmologów pomiary fal grawitacyjnych z około 50 układów podwójnych gwiazd neutronowych w ciągu następnej dekady definitywnie rozwiążą intensywną debatę nad tym, jak szybko rozszerza się nasz Wszechświat.


Kosmos rozszerza się od 13,8 mld lat a jego obecny współczynnik ekspansji, znany jako stała Hubble’a, daje czas, jaki upłynął od Wielkiego Wybuchu.

Jednakże dwie najlepsze metody stosowane do pomiaru stałej Hubble’a dają różne wyniki, sugerując, że nasze rozumienie struktury i historii Wszechświata – nazywane „standardowym modelem kosmologicznym” – może być błędne.

Badania pokazują, w jaki sposób nowe niezależne dane fal grawitacyjnych emitowanych przez układy podwójne gwiazd neutronowych, zwane „syrenami standardowymi” raz na zawsze przełamią impas między pomiarami. 

„Stała Hubble’a jest jedną z najważniejszych liczb w kosmologii, ponieważ jest niezbędna do oszacowania krzywizny przestrzeni i wieku Wszechświata, a także do zbadania jego przeznaczenia” – powiedziała prof. Hiranya Peiris z UCL.

Zespół opracował uniwersalną technikę, która oblicza, w jaki sposób dane fal grawitacyjnych rozwiążą problem różnic w wynikach pomiarów stałej Hubble’a z dwóch metod.

Gdy dwie gwiazdy neutronowe w układzie podwójnym okrążają się po spirali a zanim się zderzą, wyemitują fale grawitacyjne. W efekcie zderzenia zostaje również wyemitowane jasne światło, które może zostać wykryte przez teleskopy.

Wydarzenia z układów podwójnych gwiazd neutronowych są rzadkością, ale także są nieocenione w dostarczeniu informacji śledzenia kolejnej drogi rozwoju Wszechświata.

Jest tak dlatego, że emitowane fale grawitacyjne powodują zmarszczki czasoprzestrzeni, które mogą być wykryte interferometrami LIGO i Virgo, dającymi dokładny pomiar odległości układu od Ziemi.

Dzięki dodatkowej detekcji światła towarzyszącego eksplozji, astronomowie mogą określić prędkość układu, a zatem obliczyć stałą Hubble’a za pomocą Prawa Hubble’a. 

W tym badaniu naukowcy modelowali, ile takich obserwacji będzie potrzebnych, aby rozwiązać problem dokładnego pomiaru stałej Hubble’a.

„Obliczyliśmy, że obserwując 50 układów podwójnych gwiazd neutronowych w ciągu następnej dekady, będziemy mieć wystarczającą ilość danych fal grawitacyjnych, aby niezależnie określić najlepszy pomiar stałej Hubble’a. Powinniśmy być w stanie wykryć wystarczającą liczbę zderzeń, aby odpowiedzieć na to pytanie w ciągu 5-10 lat. To z kolei doprowadzi do najdokładniejszego obrazu rozwoju Wszechświata i pomoże nam ulepszyć model standardowy” – powiedział główny autor pracy, dr Stephen Feeney z Center for Computational Astrophysics w Flatiron Institute w Nowym Jorku.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

Popularne posty z tego bloga

Wykryto największą eksplozję w historii Wszechświata

Naukowcy badający odległą gromadę galaktyk odkryli największą eksplozję obserwowaną we Wszechświecie od czasów Wielkiego Wybuchu.

Wybuch pochodził z supermasywnej czarnej dziury w centrum odległej o setki milionów lat świetlnych stąd galaktyki. W trakcie eksplozji zostało uwolnione pięć razy więcej energii, niż przy poprzednim ówczesnym najpotężniejszym wybuchu.
Astronomowie dokonali tego odkrycia przy użyciu danych z obserwatorium rentgenowskiego Chandra i XMM-Newton, a także danych radiowych z Murchison Widefield Array (MWA) w Australii i Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) w Indiach.
Ten potężny wybuch został wykryty w gromadzie galaktyk Ophiuchus, która znajduje się około 390 mln lat świetlnych stąd. Gromady galaktyk to największe struktury we Wszechświecie utrzymywane razem przez grawitację, zawierające tysiące pojedynczych galaktyk, ciemną materię i gorący gaz.
W centrum gromady Ophiuchus znajduje się duża galaktyka zawierająca supermasywną czarną dziurę. Naukowcy uważają, że źró…

Odkryto najbliższą znaną „olbrzymią planetę niemowlęcą”

Nowonarodzona masywna planeta znajduje się zaledwie 100 parseków od Ziemi.

Naukowcy odkryli nowonarodzoną masywną planetę bliższą Ziemi niż jakikolwiek tego typu obiekt w podobnym wieku. Olbrzymia niemowlęca planeta, nazwana 2MASS 1155-7919 b, znajduje się w asocjacji Epsilon Chamaeleontis i leży tylko około 330 lat świetlnych od naszego Układu Słonecznego.
„Ciemny, chłodny obiekt, który znaleźliśmy, jest bardzo młody i ma zaledwie 10 mas Jowisza, co oznacza, że prawdopodobnie patrzymy na planetę niemowlęcą, być może wciąż w fazie formowania się. Chociaż zostało odkrytych wiele innych planet podczas misji Kepler i innych podobnych, prawie wszystkie z nich są planetami ‘starymi’. Obiekt ten jest jednocześnie czwartym lub piątym przykładem planety olbrzymiej krążącej tak daleko od swojej gwiazdy macierzystej. Teoretycy usiłują wyjaśnić, w jaki sposób się tam uformowały lub jak tam dotarły” – powiedziała Annie Dickson-Vandervelde, główna autorka pracy.
Do odkrycia naukowcy wykorzystali dane…

Czy rozwiązano tajemnicę ekspansji Wszechświata?

Badacz z Uniwersytetu Genewskiego rozwiązał naukową kontrowersję dotyczącą tempa ekspansji Wszechświata, sugerując, że na dużą skalę nie jest ono całkowicie jednorodne.


Ziemia, Układ Słoneczny, cała Droga Mleczna i kilka tysięcy najbliższych nam galaktyk porusza się w ogromnym „bąblu” o średnicy 250 mln lat świetlnych, gdzie średnia gęstość materii jest o połowę mniejsza niż w pozostałej części Wszechświata. Taka jest hipoteza wysunięta przez fizyka teoretyka z Uniwersytetu Genewskiego (UNIGE) jako rozwiązanie zagadki, która od dziesięcioleci dzieli społeczność naukową: z jaką prędkością rozszerza się Wszechświat? Do tej pory co najmniej dwie niezależne metody obliczeniowe osiągnęły dwie wartości różniące się o około 10% z odchyleniem, które jest statystycznie nie do pogodzenia. Nowe podejście usuwa tę rozbieżność bez korzystania z „nowej fizyki”.
Wszechświat rozszerza się od czasu Wielkiego Wybuchu, który miał miejsce 13,8 mld lat temu – propozycja po raz pierwszy przedstawiona przez b…