Ученые нашли способ уточнить постоянную Хаббла — параметр, который показывает, как быстро разлетается космос. Вместо прямых наблюдений они использовали отсутствие гравитационного фона от миллионов слияний черных дыр. Это позволило отсечь слишком низкие значения и приблизиться к разгадке «напряженности Хаббла».
В космологии уже больше двух десятилетий не могут сойтись в цифрах: с какой скоростью расширяется Вселенная. Разные методы измерений дают разные результаты.
Реликтовое излучение — «эхо» Большого взрыва — показывает скорость около 67–68 километров в секунду на мегапарсек. Сверхновые типа Ia и другие объекты в более поздней Вселенной — примерно 72–74 километра. Разница слишком велика, чтобы быть случайной. Ее называют «напряженностью Хаббла».
Команда астрофизиков под руководством Брюса Козинса из Иллинойского университета предложила независимый способ проверки. Они использовали гравитационные волны.
Когда черные дыры сливаются, они порождают колебания пространства-времени. По сигналу можно определить расстояние до источника. Если известно еще и красное смещение, вычисляют постоянную Хаббла. Такие объекты называют «стандартными сиренами».
Но авторы пошли дальше. Они проанализировали не только 42 зарегистрированных слияния, но и то, что должно оставаться за порогом чувствительности детекторов — гравитационный фон от миллионов слияний далеких черных дыр. Каждое по отдельности слишком слабое, чтобы его заметить. Но вместе они создают общий «гул».
Этот фон пока не нашли. Но именно его отсутствие стало ключом.
Ученые построили модель, которая связала частоту слияний, свойства черных дыр и космологические параметры. Расчет показал: если бы постоянная Хаббла была низкой, доступный для наблюдения объем Вселенной оказался бы больше. В него попадало бы больше слияний, и гравитационный фон был бы сильнее. Раз его до сих пор не зафиксировали, низкие значения H₀ можно исключить.
Метод позволил уточнить ограничения «напряженности» точнее, чем при анализе отдельных слияний.
Если выводы верны, с ростом чувствительности детекторов эффект усилится. Если фон так и не найдут, у ученых появится твердый аргумент против низких значений. Если же авторы правы, скорость расширения Вселенной в будущем можно будет измерять прямо по совокупному гравитационному «гулу» космоса.
Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters.
Читать далее:
Вселенная внутри черной дыры: наблюдения «Уэбба» подтверждают странную гипотезу
Испытания ракеты Starship Илона Маска вновь закончились взрывом в небе
Сразу четыре похожих на Землю планеты нашли у ближайшей одиночной звезды
Обложка: НАСА
