Точно, как быстро Вселенная расширяется?

Точно, как быстро Вселенная расширяется?

Ученые до сих пор не совсем уверен, но Принстон-вело команда астрофизиков использовала слияние нейтронной звезды обнаружен в 2017 придумать более точного значения для этого показателя, известного как постоянная Хаббла. Их работы опубликованы в последнем выпуске журнала Nature астрономии.

«Постоянная Хаббла является одной из самых основных частей информации, которая описывает состояние Вселенной в прошлом, настоящем и будущем», — сказал Кента Hotokezaka, Лайман Спитцер-младший научный сотрудник в отделе астрофизических наук Принстона. «Поэтому мы хотели бы знать, что его значение».

В настоящее время два самых успешных методов для оценки постоянной Хаббла основаны на наблюдениях либо космическое микроволновое фоновое, или звезды, подорвавших себя на куски в далекой вселенной.

Но эти цифры не согласны: измерения взрывающихся звезд-сверхновых типа Ia — предположить, что Вселенная расширяется быстрее, чем предсказывают замечаний Планк космического микроволнового фонового излучения.

«Так что либо одно из них неверно, или модели физики, лежащие в их основе, ошибочны», — сказал Hotokezaka. «Мы хотим знать, что действительно происходит во Вселенной, поэтому нам нужна третья, независимая проверка».

Он и его коллеги-Принстон НАСА Саган постдокторант его Kento Масуда, руды Готлиб и Э. Накар из Тель-Авивского университета в Израиле, самая Ниссанке из Университета Амстердама, Грегг Халлинан и Кунал Mooley из Калифорнийского технологического института, и Адам Деллер из Суинберн технологического университета в Австралии обнаружили, что независимые проверки с помощью слияния двух нейтронных звезд.

Слиянием нейтронных звезд являются феноменально энергичным событий, в которых два массивных звезд кнут вокруг друг друга сотни раз в секунду до слияния в необычном столкновении, что бросает разразился гравитационных волн, и огромный взрыв материала. В случае слияния нейтронной звезды, которая была обнаружена на августа. 17, 2017, Две звезды, каждая размером с Манхэттен и почти в два раза больше массы Солнца — двигались со значительной доли скорости света, прежде чем они столкнулись.

Гравитационный всплеск волны от слияния нейтронных звезд делает характерный рисунок, известный как «стандартная сирена». На основе формы гравитационно-волновой сигнал, астрофизиков можно вычислить, насколько сильны гравитационные волны должны были. Затем они могут сравнить, что измеренная сила сигнала, чтобы понять, как далеко слияние произошло.

Но есть загвоздка — это работает только если они знают, как слияние звезд были ориентированы в отношении телескопов Земли. Гравитационные данные волны не могут отличить слияния, которые были рядом и КРА-на, дальних и лицо-О, или что-то между.

Чтобы отделить эти возможности, ученые использовали супер-высокого разрешения, Радио «кино» огненного шара из материала, который остался после нейтронной звезды слились. Чтобы сделать их фильм, они объединили данные с радиотелескопов, разбросанных по всему миру.

«Разрешение радиоизображений мы были так высоко, если это была оптическая камера, она могла видеть отдельных волосков на голове 3 км», — говорит Деллер.

«Сравнивая эти незначительные изменения в расположении и форме этой далекой пуля радиоизлучающих газ против нескольких моделей, включая один разработанный на суперкомпьютерах, мы смогли определить ориентацию объединение нейтронных звезд», — сказал Накар.

Пользуясь этим, они вычислили, как далеко слияние нейтронных звезд были … и потом, сравнивая это с тем, как быстро их хозяин галактики стремительно удаляются от нас, они могли бы измерить постоянную Хаббла.

После 2017 слияний нейтронных звезд (GW170817) был зарегистрирован почти каждый астрономический инструмент на планете, астрофизики подсчитали, что константа Хаббла был между 66 и 90 километров в секунду на мегапарсек. С помощью жестких ограничений по ориентации столкновения, опубликованное в прошлом году Mooley и несколько таких же авторов, в том числе Hotokezaka, в настоящее время группой сотрудников удалось закрепить, что оценка дальше вниз, между 65.3 и 75.6 км/с/Мпк.

Несмотря на то, что точность «очень хорошим», — сказал Hotokezaka, это еще не достаточно хорошо, чтобы различать Планка и тип модели ИА. Он и его коллеги подсчитали, что, чтобы получить, что уровень точности, они понадобятся данные из 15 больше столкновений, как GW170817 — с полезным обилие данных вверх и вниз весь электромагнитный спектр, или от 50 до 100 столкновений, которые обнаруживаются только с гравитационными волнами.

«Это первый раз, когда астрономы смогли измерить постоянную Хаббла с помощью совместного анализа гравитационно-волновых сигналов и радио», — Говорит Hotokezaka. «Примечательно, что всего лишь одно событие слияния позволяет нам измерить постоянную Хаббла с высокой точностью-и этот подход опирается ни на космологическая модель (планка), ни космические расстояния лестница (тип Іа).»

«А постоянная Хаббла измерения от сверхсветового движения струи в GW170817» К. Hotokezaka, Э. Накар, А. Готлиб, С. Ниссанке, К. Масуда, г. Халлинан, К. П. Mooley и А. Т. Деллер появляется в текущем выпуске журнала Nature астрономии (Дои: 10.1038/s41550-019-0820-1.) Работа выполнена при финансовой поддержке Принстонского университета, израильский научный фонд, научно-исследовательская организация Нидерландов, Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства США, Национальный научный фонд (АСТ-1654815), и австралийский исследовательский совет (FT150100415).