Výbuch supernovy a fluktuácie časopriestoru generované zlúčením dvoch neutrónových hviezd pomohli vedcom presne zmerať mieru expanzie vesmíru. Vedci tvrdia, že budúce merania tohto druhu pomôžu vyriešiť hlavný paradox kozmológie.
V roku 1929 slávny astronóm Edwin Hubble dokázal, že náš vesmír nestojí, ale postupne sa rozširuje. Koncom minulého storočia astrofyzici objavili, pozorujúc supernovu I. typu, že sa nerozširuje konštantnou rýchlosťou, ale zrýchlením. Dôvodom pre túto skutočnosť je dnes „temná energia“- záhadná látka, ktorá urýchľuje a zrýchľuje časopriestor.
V júni 2016 laureát Nobelovej ceny Adam Riess a jeho kolegovia, ktorí tento fenomén objavili, vypočítali presnú mieru expanzie vesmíru pomocou premenlivých hviezd Cefeidu v Mliečnej dráhe a susedných galaxiách, ktorých vzdialenosť sa dá vypočítať s veľmi vysokou presnosťou.
Toto vylepšenie prinieslo extrémne neočakávaný výsledok - ukázalo sa, že dve galaxie, ktoré sú od seba vzdialené asi 3 milióny svetelných rokov, sa rozptyľujú rýchlosťou približne 73 kilometrov za sekundu. Tento rok uverejnili aktualizované výsledky pozorovaní, v ktorých sa táto hodnota ešte zvýšila - 74 kilometrov za sekundu.
Nové merania Riesza a jeho kolegov sa ukázali byť takmer o 10% vyššie ako údaje získané pomocou orbitálnych teleskopov WMAP a Planck - 69 kilometrov za sekundu, a nemožno ich vysvetliť pomocou našich súčasných predstáv o povahe temnej energie a mechanizme narodenia vesmíru.
Tieto nezrovnalosti viedli kozmológov k premýšľaniu o dvoch možných spôsoboch vysvetlenia tejto anomálie. Na jednej strane je celkom možné, že merania Plancka alebo Riesza a jeho kolegov sú chybné alebo neúplné. Na druhej strane je celkom prípustné, že v ranom vesmíre by mohla existovať tretia „temná“látka, odlišná od temnej hmoty a energie, ako aj to, že by mohla byť nestabilná a postupne sa rozpadať.
Kenta Hotokezaka z Princeton University (USA) a jeho kolegovia tento problém ešte akútnejšie a kontroverznejšie urobili prvými relatívne presnými meraniami miery expanzie vesmíru pomocou gravitačného observatória LIGO a množstva „konvenčných“optických teleskopov.
Prvé merania tohto druhu, ako poznamenávajú astrofyzici, vedci uskutočnili na konci roku 2017, keď LIGO zaznamenalo výbuch vytvorený zlúčením dvoch neutrónových hviezd a stovky pozemných a vesmírnych teleskopov dokázali lokalizovať svoj zdroj v galaxii NGC 4993 v súhvezdí Hydra.
Propagačné video:
Prvé merania LIGO boli podobné údajom získaným Rieszovým tímom, čo mnohí vedci považovali za ďalšie dôkazy o tom, že miera expanzie vesmíru sa môže výrazne zmeniť. Hotokezaka a jeho kolegovia zistili, že to nie je nevyhnutne prípad sledovania nielen gravitačných vĺn, ale aj záblesku svetla a uvoľňovania hmoty generovanej touto kataklyzmou.
Pri týchto pozorovaniach vedcom pomohla skutočnosť, že tento prúd žiarovej plazmy, prúd v jazyku fyzikov, nebol nasmerovaný priamo na Zem, ale bol od nej trochu vzdialený. Vďaka tomu sa zdá, že pozorovatelia na našej planéte sa pohybujú asi štyrikrát rýchlejšie ako rýchlosť svetla, čím porušujú teóriu relativity, napríklad slnečný lúč alebo tieň.
Táto vlastnosť emisií spojená s meraním „hrúbky“dýzy v jej počiatočnom bode umožňuje veľmi presne určiť, ktorým smerom bol smerovaný vo vzťahu k Zemi a zmerať jeho rýchlosť. Všetky tieto údaje nám zase umožňujú určiť vzdialenosť od zdroja gravitačných vĺn a presnejšie vypočítať, koľko sa „natiahli“počas cestovania z galaxie NGC 4993 na Zem.
Takéto vylepšenia, ako poznamenáva Hotokezaka, priniesli veľké prekvapenie - hodnota Hubbleovej konštanty sa nepriblížila meraniam Riesza a jeho kolegov, ale výsledkom Plancka a iných ďalekohľadov pozorujúcich mikrovlnnú ozvu Veľkého tresku.
Na jednej strane to môže skutočne znamenať, že sa laureát Nobelovej ceny a jeho kolegovia mýlia, ale na druhej strane je presnosť „gravitačných“meraní stále výrazne nižšia - je približne o 7% vyššia ako presnosť týchto a ďalších účastníkov. tohto univerzálneho sporu (menej ako 2%). Vedci zdôrazňujú, že súčasné výsledky zodpovedajú obidvom teóriám, ale situácia sa vo veľmi blízkej budúcnosti zmení.
Podľa súčasných odhadov vedeckých tímov LIGO a jeho talianskeho „bratranca“ViRGO by obe gravitačné observatóriá mali nájsť asi desať takýchto udalostí ročne. V súlade s tým v najbližších 2 až 3 rokoch môžeme dúfať, že pozorovania fúzií neutrónových hviezd nám pomôžu jednoznačne zistiť, či pri rozširovaní vesmíru existuje „nová fyzika“alebo nie, autori tohto článku uzatvárajú.
