Скорость расширения Вселенной: гравитационные волны решат давнюю проблему космологии

Согласно новому исследованию, опубликованному в издании Physical Review Letters, гравитационные волны можно использовать для измерения скорости расширения Вселенной. Речь идет о волнах, которые появляются в процессе сближения двух черных дыр, которые со временем сольются в одну. Таким образом может быть решена давняя проблема космологии, ведь существующие методы измерения скорости расширения космоса дают разные результаты. А новый метод может дать наиболее точный результат, считают ученые, пишет Space.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Проблема с расширением Вселенной

Уже более 25 лет ученые знают о том, что у Вселенной происходит ускоренное расширение и за этим ускорением скорее всего стоит загадочная сила, называемая темной энергией. Скорость расширения Вселенной или постоянная Хаббла, согласно двум известным методам измерения этой скорости, имеет два разных значения. И это пока неразрешимая загадка для ученых.

Один из методов измерения постоянно Хаббла учитывает скорость галактик и их расстояние от нас, и он показывает, что Вселенная расширяется со скоростью примерно 73 км/с на мегапарсек. Второй метод, основанный на изучении реликтового излучения, которое является остаточным явлением Большого взрыва, дает другое значение – 67,5 км/с на мегапарсек.

Но новое исследование предлагает решить эту проблему с помощью такого явления как гравитационное линзирование и получить наиболее точное значение постоянной Хаббла.

Гравитационное линзирование

Любой большой объект, обладающий массой, искажает пространство и время, но также такие объекты искажают свет от других объектов, которые находятся дальше. Например, большая галактика или скопление галактик могут выступать в качестве гравитационной линзы, которая искривляет свет от более далекого источника. В результате этот фоновый свет увеличивается в размерах и можно увидеть, например, очень далекую галактику, которую иначе увидеть невозможно.

Но авторы исследования утверждают, что с помощью гравитационного линзирования также будут искажаться и гравитационные волны, создаваемые при сближении двух черных дыр на огромной скорости перед своим объединением в еще большую черную дыру.

Свет от любого фонового источника проходит разные пути в космосе перед тем, как достигнет, например, линзирующей галактики. Это означает, что свет достигает космического телескопа в разное время, и эта временная задержка иногда приводит к тому, что один и тот же объект появляется несколько раз на одном и том же снимке.

Гравитационные волны

Гравитационные волны также двигаются разными путями через космос и достигая гравитационной линзы также должны демонстрировать схожую со светом задержку во времени прихода. Ученые считают, что детекторы гравитационных волн теоретически могут обнаружить гравитационные волны от одного и того же столкновения черных дыр в разное время. И это можно использовать для измерения скорости расширения Вселенной.

Дело в том, что скорость расширения Вселенной влияет на расстояние между источниками гравитационных волн и линзирующей галактикой, а также на расстояние до Земли. Ученые считают, что степень линзирования гравитационных волн должна зависеть от скорости расширения Вселенной. И это поможет определить наиболее точное значение постоянной Хаббла.

По словам ученых, главное преимущество этого метода состоит в том, что колебания гравитационных волн, в отличие от света, не изменяются, когда они проходят через массивные газовые и пылевые облака. Проходящий через них свет может быть поглощен этими объектами или же его частота изменится.

Пока что изучение гравитационных волн является совершенно новой областью науки, ведь первые такие волны обнаружили только 8 лет назад. Но авторы исследования считают, что нынешние улучшенные детекторы гравитационных волн и будущие более мощные детекторы позволят наблюдать гравитационные волны с помощью гравитационного линзирования. А после этого можно приступать к решению старой космологической проблемы со скоростью расширения Вселенной.

Фокус уже писал о том, что согласно недавнему исследованию, гравитационные волны могут излучать не только черные дыры, но и умирающие звезды.

Также Фокус писал о том, что ученые впервые в истории обнаружили низкочастотные гравитационные волны с помощью пульсаров, то есть так называемый фоновый гул Вселенной.