Как связана рябь пространства-времени и самая противоречивая константа Вселенной

Листайте вправо, чтобы увидеть больше изображений

Скорость расширения Вселенной — один из ключевых параметров современной космологии, известный как постоянная Хаббла. Однако уже почти десятилетие ученые не могут прийти к единому значению: разные методы дают противоречивые результаты.

Оценки, основанные на реликтовом излучении — «эхе» Большого взрыва, дают около 67 километров в секунду на мегапарсек, тогда как наблюдения близких сверхновых показывают значение ближе к 73 км/с на 1 Мпк. Это расхождение получило название «напряжение Хаббла» и остается одной из главных проблем астрофизики.

Новый подход: «слушать» Вселенную

Международная команда исследователей предложила третий, независимый способ измерения — с использованием гравитационных волн, то есть ряби пространства-времени, возникающей при катаклизмических гравитационных событиях — столкновениях черных дыр и нейтронных звезд.

Карта вероятных источников гравитационных волн, обнруженных с 2015 года.

Такие сигналы фиксируются детекторами LIGO, Virgo и KAGRA с 2015 года. Их уникальность в том, что информация о расстоянии до источника «зашита» прямо в сигнале, что позволяет использовать их как своеобразные стандартные звуковые метки (англ. dark sirens — «темные сирены») для измерения космических масштабов и скоростей.

Новое исследование, опубликованное в виде препринта на портале arXiv, предлагает усовершенствованный метод анализа этих данных. Он может дать еще одну независимую оценку постоянной Хаббла и, возможно, помочь разрешить противоречие между существующими интерпретациями.

В чем важность подхода

Если расхождение подтвердится, и скорость не совпадет ни со значением 67 км/с, ни со значением 73 км/с, это может означать, что в современной астрофизике есть пробелы — например, в понимании темной энергии или динамики ранней Вселенной. Если результат окажется близок к одному из значений, его следует принять как наиболее вероятное.

Карта микроволнового фона (реликтового излучения Вселенной) по данным космического аппарата «Планк». Анализ реликтового излучения — один из двух способов измерить постоянную Хаббла. Второй сособ — ориентация на сверхновые, выступающие в роли ориентиров.

В предыдущих работах ученые предполагали: накопление данных о десятках событий с излучением гравитационных волн позволит точно определить скорость расширения космоса в течение ближайшего времени.

О ряби пространства-времени

Гравитационные волны были предсказаны Альбертом Эйнштейном еще в 1915 году и впервые обнаружены только в 2015-м. Каталоги уже включают более сотни зарегистрированных космических столкновений, создающих волны, которые могут зафиксировать современные приборы.

Ученые считают, что гравитационные волны могут не только стать оптимальным инструментом для измерения расстояний и скоростей во Вселенной, но и раскрыть природу темной энергии.

Все столкновения в космосе вызывают усиленное излучения гравитационных волн. Но у большинства событий они слишком слабы. Лишь слияния чернызх дыр и нейтронных звезд, а также крупнейшие события приливного разрушения способны вызвать фиксируемую рябь пространства-времени.

Еще об одной попытке разрешить парадокс Хаббла мы рассказали здесь.