Nova metoda koristi prigušeni pozadinski signal gravitacionih talasa, nastao sabiranjem mnogobrojnih fuzija crnih rupa, kao nezavisni pokazatelj Hablove konstante. Čak i nedetekcija tog pozadinskog "huma" već isključuje neke niže vrednosti brzine širenja univerzuma. Metod je uglavnom nezavisan od elektromagnetnih mera, ali je danas ograničen nesigurnostima koje zavise od modela populacije crnih rupa. Sa budućim unapređenjima detektora očekuje se direktno otkriće pozadine i preciznije merenje u narednih nekoliko godina.
Talasi u prostor‑vremenu Mogu Meriti Brzinu Širenja Univerzuma — Nova metoda protiv Hablove napetosti
An illustration inspired by the European Space Agency’s upcoming LISA detector, with gravitational waves rippling through the background. Studying the faint hum of gravitational waves across the universe could help solve the Hubble tension, one of the biggest nagging problems in physics. | Credit: ESA
Fizičari su predstavili novu, gotovo potpuno zasnovanu na gravitacionim talasima, metodu za merenje brzine širenja univerzuma — jedno od ključnih pitanja savremene kosmologije. Studija ukazuje da prigušeni pozadinski signal gravitacionih talasa, nastao sabiranjem mnogobrojnih fuzija crnih rupa širom kosmosa, može poslužiti kao nezavisan pokazatelj Hablove konstante.
Kako metoda funkcioniše
Detektori kao što su LIGO, Virgo i KAGRA od 2015. beleže pojedinačne sudare crnih rupa. Na osnovu tih registracija istraživači procenjuju stopu fuzija u kosmosu i očekuju mnoštvo daljih događaja koji su suviše slabi da bi se pojedinačno detektovali. Zbirni efekat svih tih udaljenih spajanja formira takozvani stohastički pozadinski signal — tihi "hum" gravitacionih talasa čija ukupna jačina zavisi od brzine širenja prostora: sporija ekspanzija znači veće zapremine i veći doprinos background signala.
Gravitational waves are released when two massive objects, like black holes, collide (illustrated here). Physicists believe that the universe is humming with a faint background noise from countless black hole collisions that are too faint to detect — a feature called the gravitational wave background. | Credit: NASA Goddard
Šta su autori pokazali
Tim čiji su rezultati prihvaćeni za štampu u Physical Review Letters pokazuje da i sama nedetekcija ovog pozadinskog signala već postavlja donje granice za Hablovu konstantu. Drugim rečima, ako background ne zvuči dovoljno glasno u postojećim podacima, to isključuje određeno raspon niskih vrednosti brzine širenja.
Chiara Mingarelli, docentkinja na Yale univerzitetu, ističe da je Hablova napetost jedno od najvažnijih otvorenih pitanja u kosmologiji i da su nezavisna merenja kao ova izuzetno dragocena.
Prednosti i ograničenja
Glavna prednost ove stohastičke metode je nezavisnost od elektromagnetnih merenja i kosmičkog mikrotalasnog pozadinskog zračenja — rezultat se dobija gotovo isključivo iz gravitacionih talasa. Međutim, trenutna ograničenja su još široka i značajno zavise od pretpostavki o populaciji crnih rupa (npr. njihovih masa i stopa fuzija). Autori su u radu transparentni prema tim neizvesnostima i koriste konzervativne modele kako bi izbegli precenjene zaključke.
An illustration of gravitational waves emitted by a black hole collision. | Credit: NASA/C. Henze
Perspektiva
Nadolazeće nadogradnje detektora trebalo bi da značajno poboljšaju osetljivost na stohastičku pozadinu. Prema procenama stručnjaka, otkriće background signala moglo bi uslediti u narednih nekoliko godina, čime bi metod prešao iz pružanja donjih granica u direktno merenje Hablove konstante.
Zašto je ovo važno
Ako tehnika potvrdi nezavisne vrednosti Hablove konstante, mogla bi pomoći da se razjasni da li je aktuelna Hablova napetost signal za novu fiziku ili posledica sistematskih grešaka u postojećim vizuelnim i kosmološkim merenjima. U svakom slučaju, stohastičke sirene predstavljaju važan novi alat u kosmologiji i doprinose diverzifikaciji metoda za mapiranje istorije ekspanzije univerzuma.
Autori i izvori: Rad je prihvaćen za štampu u Physical Review Letters i navode doprinos istraživača kao što su Nicolás Yunes, Bryce Cousins i Daniel Holz. U tekstu su iskorišćeni komentari nezavisnih stručnjaka i postojeće publikacije iz domena gravitacionih talasa.
Pomozite nam da budemo bolji.
