Международная команда физиков и астрофизиков из Университета Иллинойса и Чикагского университета разработала инновационный метод измерения скорости расширения Вселенной — постоянной Хаббла — с помощью гравитационных волн.
Постоянная Хаббла — ключевой параметр, определяющий возраст и масштаб Вселенной. Традиционные методы используют наблюдения сверхновых (стандартные свечи) и гравитационные волны от слияний чёрных дыр (стандартные сирены). Однако получаемые значения расходятся, что породило «напряжение Хаббла» — одну из главных загадок современной космологии.
В новом исследовании учёные предложили использовать фоновый гравитационно-волновой шум, возникающий из-за множества слияний чёрных дыр во Вселенной, которые пока что не фиксируются детекторами LIGO-Virgo-KAGRA. Метод получил название «стохастические сирены». Чем ниже значение постоянной Хаббла, тем выше плотность событий и интенсивность фонового сигнала. Отсутствие обнаружения такого фона позволяет исключить слишком низкие значения постоянной Хаббла.
Команда применила метод к актуальным данным и показала, что даже отсутствие фонового сигнала уже позволяет уточнить диапазон возможных значений постоянной Хаббла. Совмещение «стохастических сирен» с классическими измерениями по отдельным событиям даёт более точный результат и помогает приблизиться к разрешению «напряжения Хаббла».
По мере роста чувствительности гравитационно-волновых детекторов новый метод позволит точнее измерять скорость расширения Вселенной и уточнять фундаментальные параметры космологии. Ожидается, что фоновый сигнал будет обнаружен в ближайшие 6 лет, что откроет новые возможности для изучения эволюции Вселенной.