Гравитационные волны измеряют вселенную

Янв 08, 2018 Леонид Гляделов

Новости астрофизики:
Прямое обнаружение гравитационных волн из не менее пяти источников за последние два года дает впечатляющее подтверждение модели гравитации и пространства-времени Эйнштейна. Моделирование этих событий также предоставило информацию о массивном звездообразовании, гамма-всплесках, характеристиках нейтронной звезды, и впервые, о проверке теоретических представлений о том, как производятся очень тяжелые элементы, такие как золото.

Астрономы теперь использовали одно событие гравитационной волны (GW170817) для измерения возраста Вселенной. Питер Бланшар, Таррен Эфтехари, Виктория Вильяр и Питер Уильямс были членами команды из 1314 ученых со всего мира, которые внесли свой вклад в обнаружение гравитационных волн из сходящейся пары бинарных нейтронных звезд с последующим обнаружением гамма- лучей, а затем идентификация происхождения катаклизма в галактике NGC4993, замеченном на изображениях, сделанных с различными временными задержками на длинах волн от рентгеновского излучения до радио.

Подробнее:

Анализ гравитационных волн от этого события определяет их внутреннюю силу. Наблюдаемая сила меньше, подразумевая (поскольку сила уменьшается на расстоянии от источника), что источник находится на расстоянии около 140 миллионов световых лет. NGC4993, его галактика-хозяин, имеет внешнюю скорость из-за расширения Вселенной, которое можно измерить по ее спектральным линиям. Зная, насколько это далеко и насколько быстро галактика движется от нас, ученые могут подсчитать время с начала расширения - возраст Вселенной: от 11,9 до 15,7 млрд лет с учетом экспериментальных неточностей.

Возраст, полученный из этого единственного события, согласуется с оценками десятилетий наблюдений, основанными на статистических методах, с использованием двух других источников : космического микроволнового фонового излучения (CMBR) и движений галактик. Первое полагается на отображение очень слабого распределения света, датируемого временем примерно четыреста тысяч лет после Большого Взрыва; последний включает статистический анализ расстояний и движений десятков тысяч галактик в относительно недавние времена. Тот факт, что это одно событие гравитационной волны способно определить возраст Вселенной, замечательно и невозможно при каждом обнаружении гравитационных волн. В этом случае была оптическая идентификация источника (чтобы можно было измерить скорость), и источник не был ни слишком далеким, ни слишком слабым. С большой статистической выборкой событий гравитационных волн всех типов текущий диапазон значений для возраста будет сужаться.

Новый результат интригует по другой причине. Хотя измерения CMBR и галактики кажутся довольно точными, они, похоже расходятся друг с другом примерно на уровне десяти процентов. Это несогласие может быть просто ошибкой наблюдений, но некоторые астрономы подозревают, что это может быть реальным различием, отражающим то, что в настоящее время отсутствует в нашей картине процесса космической экспансии, возможно, связано с тем, что CMBR возникает из совершенно иной эпохи космического времени, чем данные галактики. Этот третий метод, гравитационные волновые события, может помочь решить загадку.