Введение
С расширением Вселенной, которое началось с Большого взрыва, человечество сталкивается с множеством загадок, одна из которых — это скорость этого расширения. Непонимание этой скорости, известное как «Габбловское напряжение», стало одной из самых обсуждаемых тем в современной физике.
Габбловское напряжение
С 1998 года астрономы обнаружили, что не только Вселенная расширяется, но и скорость этого расширения увеличивается. «Темная энергия» была предложена как временное название для загадочной силы, которая вызывает это ускорение. Однако, несмотря на более чем двадцатилетние исследования, проблема в определении точной скорости расширения продолжает оставаться актуальной.
Что такое постоянная Хаббла?
Ключевым элементом в измерении скорости расширения является так называемая постоянная Хаббла. «Габбловское напряжение» возникает из-за того, что при измерении постоянной Хаббла в современном и близком к нам времени с использованием сверхновых типа 1а получается одна величина. Однако, если начать расчет из далекой и древней Вселенной, применяя стандартную модель космологии, то результат оказывается иным. Ученые давно ищут третий способ измерения постоянной Хаббла, чтобы дополнительно проверить ее истинное значение.
Роль гравитационных волн
Недавняя команда исследователей из Университета Иллинойс в Урбана-Шампейн и Университета Чикаго считает, что ответ может быть найден в использовании гравитационных волн. Лидер группы, Николас Юнес, отметил: «Этот результат имеет большое значение — важно получить независимое измерение постоянной Хаббла, чтобы разрешить текущее Габбловское напряжение».
Происхождение гравитационных волн
История гравитационных волн начинается в 1915 году с теории гравитации Альберта Эйнштейна, известной как общая теория относительности. Она предполагает, что объекты с массой вызывают искривление самого пространства-времени, создавая гравитацию. Однако общая теория относительности также предсказывает, что при ускорении объектов в пространстве-времени образуются волны, распространяющиеся со скоростью света.
Первая детекция гравитационных волн
Человечество впервые обнаружило гравитационные волны в 2015 году благодаря Лазерному интерферометру гравитационных волн (LIGO) в США, который зафиксировал волны от столкновения и слияния двух массивных черных дыр, находящихся на расстоянии около 1.3 миллиарда световых лет. С тех пор LIGO, вместе с детекторами Virgo и KAGRA, зарегистрировал множество событий, связанных с слиянием черных дыр и нейтронных звезд.
Новый подход к измерению
Команда исследователей считает, что их новый подход даст необходимую точность для измерения постоянной Хаббла. «Не каждый день мы создаем совершенно новый инструмент для космологии. Мы показываем, что, используя фоновый гравитационный шум от слияния черных дыр в далеких галактиках, мы можем узнать о возрасте и составе Вселенной», — отметил Дэниел Хольц из Университета Чикаго.
Мульти-канальная астрономия
Чтобы использовать гравитационные волны для измерения постоянной Хаббла, ученым необходимо отслеживать скорости, с которыми события, вызывающие эти волны, удаляются от нас. Это требует от астрономов наблюдения за светом или, точнее, электромагнитным излучением, от этих событий или даже от галактик, в которых они происходят. Сравнив эти два метода, ученые могут получить два значения для постоянной Хаббла: одно только с использованием электромагнитного излучения и другое — с использованием как электромагнитного излучения, так и гравитационных волн.
Заключение
Таким образом, исследование гравитационных волн может стать ключом к разрешению одной из самых больших загадок современной физики — Габбловского напряжения. Этот новый подход может открыть двери к более глубокому пониманию как современного состояния Вселенной, так и ее древнего прошлого.
