Скорость расширения Вселенной: гравитационные волны решат давнюю проблему космологии

Новое исследование предполагает, что с помощью гравитационных волн, можно узнать наиболее точное значение скорости расширения Вселенной.

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.

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.

Опубліковано на сайті: 2023-07-16