Jei pavyks, bus įminta viena iš didžiausių kosmoso mįslių
Eiš­tei­no gar­ba­nos, t.y. gra­vi­ta­ci­nės ban­gos, ga­li pa­dė­ti iš­spręs­ti Hab­lo kons­tan­tos konf­lik­tą, ne­duo­dan­tį ra­my­bės vi­siems sa­ve ger­bian­tiems as­tro­fi­zi­kams ir kos­mo­lo­gams.

Mirusių žvaigždžių susiliejimo sukurtų erdvėlaikio audinio raibulių analizė gali netrukus atsakyti išspręsti spartaus ir vis spartėjančio Visatos plėtimosi mįslę – jei mokslininkams pasiseks.

Toks yra naujo tyrimo, galinčio dar ir padėti nušviesti Visatos lemtį, verdiktas, tvirtina jį atlikę tyrėjai.

Kosmosas nuolat plėtėsi nuo pat savo gimimo prieš maždaug 13,8 milijardus metų. Matuodami dabartinį Visatos plėtimosi tempą, vadinamąją Hubble'o konstantą, mokslininkai gali apskaičiuoti kosmoso amžių ir išsiaiškinti dabartinės jo būsenos detales. Pasinaudodami šiuo skaičiumi, jie netgi gali pabandyti išsiaiškinti visatos lemtį – ji plėsis amžinai, susitrauks į save, kolapsuos ar visiškai suplyš.

Hablo konstantą mokslininkai matuoja dviem pagrindiniais būdais. Pirmasis – Visatos plėtimosi tempo nustatymas, pasinaudojant objektais, kurių savybės gerai suprantamos, tokiais kaip žvaigždžių sprogimai – supernovos ir pulsuojančios žvaigždės cefeidžių kintamosiomis. Bet Hablo konstantą nustatyti galima ir kitaip – panaudojant kosminį mikrobangų foną (KMF). Tiriant šiuos Didžiojo Sprogimo spinduliavimo likučius, galima apskaičiuoti kosmoso plėtimosi spartą.

Tačiau šie du to paties rodiklio – Hablo konstantos – matavimo būdai pateikė skirtingus rezultatus. Iš KMF gauti duomenys rodo, kad Visata plečiasi maždaug 67 km/s/mpc sparta, tuo tarpu iš supernovų ir cefeidžių gauti duomenys rodo 73 km/s/mpc reikšmę.

Šis neatitikimas liudija, kad standartinis kosmologinis modelis – mokslininkų susidarytas Visatos struktūros ir istorijos supratimas – gali būti neteisingas. Šio neatitikimo, vadinamojo Hablo konstantos konflikto sprendimas galėtų nušviesti visatos evoliuciją ir jo baigtį.

Naują tyrimą atlikusių fizikų manymu, būsimi erdvelaikio raibulių – gravitacinių bangų – duomenys gali padėti šią mįslę įminti. „Hablo konstantos konfliktas – svarbiausia užuomina, rodanti mūsų visatos modelio neibaigtumą – gali būti išspręstas per penkis, dešimt metų,“ Space.com sakė pagrindinis tyrimo autorius Stephenas Feeney'is, Flatiron instituto Niujorke astrofizikas.

Remiantis Einšteino Bendrąją reliatyvumo teorija, gravitacija randasi dėl masės iškreipiamo erdvėlaikio. Bet koks masę turintis objektas judėdamas turėtų kurti šviesos greičiu sklindančias ir erdvėlaikį savo kelyje ištempiančias ir suspaudžiančias gravitacines bangas.

Neutroninė žvaigždė susidaro, kai kolapsuojančios žvaigždės masės nepakanka, kad susidarytų juodoji skylė, bet masė pernelyg didelė, kad žvaigždė liktų baltąja nykštuke. Jos taip vadinamos, nes stipria gravitacija protonus sujungia su elektronais į neutronus. Nors numatytos prieš daugiau nei 100 metų, gravitacinės bangos itin silpnos ir tik 2016 metais mokslininkams pavyko jas tiesiogiai išmatuoti. 2017-ais mokslininkai užfiksavo ir branduolinį kurą išnaudojusių ir sprogusių kaip supernova žvaigždžių liekanų – neutroninių žvaigždžių – susidūrimų kuriamas bangas.

Kitaip nei juodosios skylės, neutroninės žvaigždės, o taip pat ir jų susidūrimai, spinduliuoja regimą šviesą. Tokių susiliejimų, vadinamų „standartinių sirenų“ kuriamos gravitacinės bangos padės mokslininkams nustatyti jų atstumą nuo Žemės, o susidūrimų skleidžiama šviesa padės nustatyti jų greitį Žemės atžvilgiu. Iš šių duomenų mokslininkai gali suskaičiuoti Hablo konstantą. Feeney'is ir jo kolegos tvirtina, kad per kitus 5 – 10 metų išanalizavus maždaug 50-ies neutroninių žvaigždžių porų susidūrimus, bus gauta pakankamai duomenų, iš kurių bus galima pateikti tiksliausią Hablo konstantos įvertinimą.

Tačiau šis vertinimas priklauso nuo neutroninių žvaigždžių susidūrimo dažnio. „Neutroninių žvaigždžių susiliejimų dažnis nėra tiksliai žinomas – juk, galų gale, kol kas regėjome tik vieną,“ pažymėjo Feeney'is. „Jei tas vienintelis susiliejimas buvo kaip aklai vištai grūdas, o susiliejimai iš tiesų nutinka daug rečiau nei manome, tokių susiliejimų teikiamų duomenų, būtinų Hablo konstantos konflikto paaiškinimui, rinkimas gali trukti ilgiau, nei išdėstėme savo darbe.“

Galiausiai, gravitacinės bangos gali patvirtinti vienos kurios nors versijos teisingumą, bet gali ir pateikti naują, trečią Hablo konstantos vertę, sakė Feeney'is. Jei taip nutiktų, gali prireikti naujai įvertinti turimas supernovų, cefeidžių ar neutroninių žvaigždžių elgesio įžvalgas, pridėjo jis.

Charles Q. Choi

www.space.com