Физики предложили новый способ измерить скорость расширения Вселенной с помощью гравитационных волн. Это может поставить точку в давнем споре ученых о так называемой постоянной Хаббла.
С 1998 года астрофизики знают: Вселенная не просто расширяется, а делает это все быстрее. Загадочную силу, которая толкает галактики в разные стороны, назвали темной энергией. Но вот незадача – измерения скорости этого процесса никак не сходятся.
В чем суть проблемы
Когда ученые считают постоянную Хаббла по близким объектам, например вспышкам сверхновых типа 1а, выходит одно число. А если залезть в математические модели ранней Вселенной – результат получается совсем другим. И это расхождение, которое физики прозвали «хаббловским напряжением», не могут объяснить уже четверть века.
Команда исследователей из Университета Иллинойса и Чикагского университета считает, что ключ к разгадке – в гравитационных волнах. Это крошечные колебания ткани пространства-времени, которые предсказал еще Эйнштейн в 1915 году, а поймали впервые только в 2015-м.
Как это работает
Николас Юнес, глава Центра передовых исследований Вселенной в Иллинойсе, объяснил: получить независимые данные о постоянной Хаббла крайне важно, чтобы разрешить нынешний кризис в физике. Их метод позволяет делать такие замеры гораздо точнее.
Схема простая. Когда массивные объекты вроде черных дыр сталкиваются, они создают рябь в пространстве-времени. По этим волнам можно вычислить расстояние до события. А по свету от той же галактики – понять, с какой скоростью она от нас улетает. Сравниваешь данные – получаешь постоянную Хаббла.
Новый подход
Раньше точность таких замеров хромала. Теперь ученые предлагают ловить не только громкие всплески от отдельных столкновений, но и общий гул Вселенной – фоновые гравитационные волны от множества далеких событий.
Чем быстрее расширяется Вселенная, тем больше пространства для столкновений черных дыр. А значит, тем слабее будет этот фоновый шум. Если детекторы его не улавливают – значит расширение идет быстрее. Дэниел Хольц из Чикагского университета подчеркнул: создать новый инструмент для космологии удается не каждый день. Их метод поможет узнать не только возраст Вселенной, но и ее состав.
Пока детекторы LIGO, Virgo и KAGRA не настолько чувствительны, чтобы поймать этот фон. Но предварительные расчеты уже показывают: постоянная Хаббла должна быть ближе к более высоким значениям. В ближайшие шесть лет чувствительность вырастет, и тогда метод заработает в полную силу. Это позволит либо подтвердить расхождение, либо наконец его закрыть. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.
