Tim istraživača predlaže da se Hablova konstanta izmeri preko pozadinskog gravitacionog šuma koji nastaje brojnim udaljenim sudarima crnih rupa. Metod, nazvan stohastički sirenski metod, povezuje jačinu pozadinskog signala sa vrednošću H0: jači šum ukazuje na nižu konstantu, dok njegovo odsustvo sugeriše višu. Trenutna mreža LIGO-Virgo-KAGRA još nije dovoljno osetljiva za direktnu detekciju, ali autorevi rezultati i poboljšanja osetljivosti u narednih ~6 godina čine ovaj pristup perspektivnim za rešavanje Hablove tenzije.
Gravitacioni talasi kao rešenje za Hablovu tenziju: novi metod meri brzinu širenja univerzuma
An illustration of the evolution of the universe from the Big Bang (left) to today (right). | Credit: NASA
Tim naučnika iz SAD predlaže da se Hablova konstanta meri pomoću pozadinskog «šušnja» gravitacionih talasa nastalog mnogobrojnim udaljenim sudarima crnih rupa. Novi pristup, nazvan stohastički sirenski metod, mogao bi da pruži nezavisno i sve preciznije merenje koje će pomoći u razrešavanju poznate razlike između lokalnih i kosmoloških procena brzine širenja univerzuma.
Šta je Hablova tenzija?
Hablova konstanta opisuje brzinu širenja univerzuma. Dve glavne klase merenja — direktna, lokalna posmatranja (npr. tip Ia supernova) i procene izvedene iz ranog univerzuma koristeći standardni kosmološki model — daju konzistentno različite vrednosti. Ta razlika poznata je kao Hablova tenzija i predstavlja jedno od najvećih otvorenih pitanja u savremenoj kosmologiji.
An illustration showing the emission of gravitational waves from the collision of black holes. | Credit: Deborah Ferguson, Karan Jani, Deirdre Shoemaker, Pablo Laguna, Georgia Tech, MAYA Collaboration
Kako gravitacioni talasi pomažu?
Gravitacioni talasi su poremećaji prostor-vremena koje stvaraju ubrzavajući masivni objekti, kao što su sudari i spojevi crnih rupa ili neutronskih zvezda. Od prve detekcije 2015. godine, mreža detektora LIGO, Virgo i KAGRA zabeležila je brojne takve događaje. Pored jakih, jasno detektovanih signala, postoji i slaba, ali zbirna pozadinska komponenta — gravitaciono-talasan pozadinski šum — koji dolazi od mnogo udaljenijih i pojedinačno nedetektovanih sudara.
Stohastički sirenski metod povezuje očekivanu gustinu tih nedetektovanih sudara sa dostupnim volumenima prostora koja zavise od vrednosti Hablove konstante: niža Hablova konstanta znači veći volumen i veću gustinu događaja, što pojačava pozadinski signal; obrnuto, slabija pozadina može ukazivati na višu vrednost H0.
Rezultati i ograničenja
Autori (vođeni Nicolasom Yunesom i uz doprinos Daniela Holza i saradnika poput Cousinsa) primenili su metod kao dokaz koncepta na postojećim podacima LIGO-Virgo-KAGRA i dobili rezultate koji nagoveštavaju nešto više vrednosti Hablove konstante. Međutim, trenutna mreža detektora još nije dovoljno osetljiva da direktno detektuje očekivanu gravitaciono-talasan pozadinu — zaključci su preliminarni i ne predstavljaju konačno rešenje.
An illustration of the gravitational wave background. | Credit: Carl Knox, OzGrav, Swinburne University of Technology
Šta očekivati u narednih nekoliko godina
Autori procenjuju da će, kako se osetljivost detektora poboljšava u narednih ~6 godina, stohastički sirenski metod postati ozbiljno konkurentna, nezavisna tehnika za određivanje Hablove konstante. Kada detektori budu mogli da 'čuju' veći deo pozadinskog signala i kada modeliranje stopa sudara bude preciznije, ova metoda bi mogla značajno doprineti razrešenju Hablove tenzije.
Rad tima je objavljen u izdanju časopisa Physical Review Letters 11. marta.
Pomozite nam da budemo bolji.
