Jak szybko rozszerza się wszechświat? Ta metoda może okazać się wskazówką.
Wszystko, co przekroczy granicę horyzontu zdarzeń w czarnej dziurze, okazuje się znikać z widoku naukowców. To sprawia, że obiekty te są niesamowicie tajemnicze. Teraz jednak prawdopodobnie udało się opracować metodę, która sprawi, że czarne dziury udzielą informacji na temat historii wszechświata.
Dwóch astrofizyków z University of Chicago opracowało metodę, która zakłada wykorzystanie zderzenia czarnych dziur do pomiaru szybkości ekspansji wszechświata. Z badania opublikowanego w czasopiśmie Physical Review Letters, dowiadujemy się, że nowa technika zwana spektralną syreną, może zdradzić wiele informacji o młodych latach wszechświata.
Stała Hubble’a jednak nie taka stała
Naukowcy debatują nad dokładnym tempem rozszerzania wszechświata, a więc nad stałą Hubble’a. Różne metody dają jednak nieco inne odpowiedzi, a naukowcy próbują alternatywnych sposobów pomiaru tempa rozszerzania się wszechświata. Jego dokładne poznanie ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia podstawowych kwestii takich, jak wiek, historia i budowa wszechświata.
Nowe badanie zakłada wykorzystanie detektorów fal grawitacyjnych (LIGO i Virgo) do poznania prędkości rozszerzania się wszechświata. Zgodnie z obecną wiedzą naukową, zderzenie czarnych dziur wywołuje zmarszczki czasoprzestrzeni. W ciągu ostatnich lat zebrano ponad 100 detekcji takich zderzeń.
Każda kolejna detekcja zawiera informacje o masie zderzających się obiektów, lecz fale grawitacyjne podróżowały miliony lub miliardy lat po wszechświecie, który nadal się rozszerza. To wpłynęło na zmianę właściwości sygnału. Do takiego wniosku doszedł Daniel Holz, współautor badań opublikowanych w Physical Review Letters.
Klucz do wszystkiego
Jeśli naukowcy nauczą się badania zmian tych właściwości, będą mogli obliczyć tempo ekspansji wszechświata. Problem tkwi jedynie w tym, że nie mają pojęcia, jak wyglądały parametry zderzenia w oryginalnym wydaniu. Stanowi ono punkt wyjścia do dalszych obliczeń. Dobrym punktem odniesienia mogą okazać się okoliczne czarne dziury, z których większość ma masę od 5 do 40 razy większą od Słońca.
Mierzymy masy pobliskich czarnych dziur i próbujemy zrozumieć ich cechy, a następnie spoglądamy dalej i widzimy, jak bardzo dalsze wydają się przesuwać. - wyjaśnia Jose Maria Ezquiaga, członek podoktorski NASA Einstein i członek Instytutu Fizyki Kosmologicznej Kavli, współpracujący z Holzem.
Ta metoda została nazwana syreną spektralną. Naukowcy są nią podekscytowani, ponieważ w przyszłości, gdy zdolności detektorów LIGO i Virgo będą oferowały większą dokładność, może ona zdradzić, co działo się we wszechświecie około 10 miliardów lat temu.
