Astrofyzici navrhují novou metodu pro měření Hubbleovy konstanty

Astrofyzici z University of Illinois a University of Chicago vyvinuli inovativní metodu pro měření Hubbleovy konstanty – rychlosti rozpínání vesmíru – s využitím jemného „hukotu“ gravitačních vln. Vzhledem k tomu, že se detektory gravitačních vln v nadcházejících letech stanou citlivějšími, mohl by tento přístup změnit naše chápání kosmické historie a pomoci vyřešit ústřední debatu v moderní astrofyzice.

„Tento výsledek je velmi významný – je důležité získat nezávislé měření Hubbleovy konstanty, abychom vyřešili aktuální Hubbleovo napětí,“ řekl profesor Nicolás Yunes z University of Illinois. „Naše metoda je inovativním způsobem, jak zvýšit přesnost odvození Hubbleovy konstanty pomocí gravitačních vln.“

Profesor Yunes a jeho kolegové navrhují techniku založenou na gravitačních vlnách, která využívá slabý „hukot pozadí“ z nesčetných srážek vzdálených černých děr k upřesnění odhadů Hubbleovy konstanty. Na rozdíl od tradičních metod tento nový přístup využívá vlnky v samotném časoprostoru – gravitační vlny – které nesou informace o obrovských vzdálenostech a rychlosti, s jakou se objekty vzdalují. Astrofyzici to nazývají metodou „stochastické sirény“.

„Protože pozorujeme jednotlivé srážky černých děr, můžeme určit rychlost těchto srážek, ke kterým dochází napříč vesmírem,“ řekl Bryce Cousins, postgraduální student University of Illinois. „Na základě těchto rychlostí očekáváme, že bude mnohem více událostí, které nemůžeme pozorovat, což se nazývá gravitační vlnové pozadí.“

„Nestává se každý den, že přijdete se zcela novým nástrojem pro kosmologii,“ dodal profesor Daniel Holz z University of Chicago. „Ukazujeme, že využitím pozadí hukotu gravitačních vln ze slučujících se černých děr ve vzdálených galaxiích se můžeme dozvědět o stáří a složení vesmíru. Toto je vzrušující a zcela nový směr a těšíme se na aplikaci našich metod na budoucí datové soubory, které pomohou vymezit Hubbleovu konstantu a další klíčové kosmologické veličiny.“

Vzhledem k tomu, že se detektory gravitačních vln v nadcházejících letech stanou citlivějšími, mohla by se stochastická metoda sirén stát základním kamenem přesné kosmologie. Očekává se, že pozadí gravitačních vln bude detekováno v příštích šesti letech. Do té doby by metoda vymezovala postupně zvyšující se hodnoty Hubbleovy konstanty, jak se zlepšují horní limity pozadí, a poskytovala tak další sondu Hubbleova napětí i bez úplné detekce.

„To by mělo připravit cestu pro aplikaci této metody v budoucnu, jelikož budeme i nadále zvyšovat citlivost, lépe omezovat pozadí gravitačních vln a možná ho i detekovat,“ řekl Cousins. „Zahrnutím těchto informací očekáváme, že získáme lepší kosmologické výsledky a budeme blíže k vyřešení Hubbleova napětí.“

Práce týmu byla publikována v časopise Physical Review Letters.

Zdroj: https://www.sci.news/astronomy/stochastic-siren-method-14582.html

autor: František Martinek