우리 우주는 얼마나 빨리 팽창하고 있습니까?
허블 상수는 우주가 얼마나 빨리 팽창하는지 알려주기 때문에 우주론에서 가장 중요한 숫자 중 하나입니다. 이 비율을 측정하는 다양한 방법이 있습니다. 그러나 이 숫자의 정확성을 결정하는 것은 우주의 나이, 역사 및 구성과 같은 더 근본적인 질문을 이해하는 데 필수적입니다.
두 사람의 새로운 연구 시카고 대학 천체 물리학자들은 이러한 계산을 할 수 있는 방법을 제시합니다. 충돌하는 블랙홀 쌍을 사용하여 우주 진화, 무엇으로 만들어졌으며 어디로 가는지.
과학자들에 따르면, '스펙트럼 사이렌'이라고 불리는 이 새로운 기술은 우주의 '십대' 시절에 대한 정보를 제공할 수 있다고 합니다.
때때로 두 개의 블랙홀이 충돌합니다. 이 이벤트는 매우 강력하여 시공간 리플 그것은 우주를 가로질러 여행합니다. 이러한 잔물결은 중력파라고도 합니다.
미국 레이저 간섭계 중력파 관측소(LIGO)와 이탈리아 천문대 처녀자리가 여기 지구에서 이러한 파문을 포착할 수 있습니다. 지난 몇 년 동안 LIGO와 Virgo는 거의 100쌍의 데이터를 수집했습니다. 블랙홀 충돌.
각 충돌의 신호에는 다음 정보가 포함됩니다. 블랙홀이 얼마나 거대했는지. 그러나 신호는 우주를 가로질러 이동했고 그 동안 우주가 확장되어 신호의 속성이 변경되었습니다.
논문의 두 저자 중 한 명인 UChicago 천체물리학자 Daniel Holz는 다음과 같이 말했습니다. "예를 들어 블랙홀을 가져와 우주에 더 일찍 넣으면 신호가 바뀌고 실제보다 더 큰 블랙홀처럼 보일 것입니다."
해당 신호가 어떻게 변경되었는지 추정하는 방법을 결정하면 과학자들이 다음을 계산하는 데 도움이 될 수 있습니다. 우주의 팽창 속도. 그러나 문제는 보정입니다. 원본에서 얼마나 변경되었는지 어떻게 알 수 있습니까?
이 새로운 연구에서 과학자들은 블랙홀의 전체 개체군에 대한 새로운 지식을 보정 도구로 사용할 수 있다고 제안합니다. 예를 들어, 현재 증거에 따르면 감지된 블랙홀의 대부분은 태양 질량의 40~XNUMX배 사이입니다.
UChicago에서 Holz와 함께 일하는 NASA Einstein Postdoctoral Fellow이자 Kavli Institute for Cosmological Physics Fellow인 Jose María Ezquiaga의 첫 번째 저자는 다음과 같이 말했습니다. “그래서 우리는 근처에 있는 블랙홀의 질량을 측정하고 그 특징을 이해한 다음 더 멀리 바라보고 멀리 있는 블랙홀이 얼마나 이동했는지 확인합니다. 그리고 이것은 우주의 팽창을 측정할 수 있게 해줍니다.”
과학자들은 미래에 LIGO의 능력이 확장됨에 따라 이 방법이 다른 방법으로는 연구하기 어려운 약 10억 년 전 우주의 "십대" 년에 대한 독특한 창을 제공할 수 있기 때문에 흥분합니다.
저자들은 다음과 같이 언급했습니다. “이 방법의 또 다른 장점은 과학적 지식의 격차가 불확실성을 줄여준다는 것입니다. 방법은 전체를 사용하여 자체 교정할 수 있습니다. 블랙홀의 인구, 오류를 직접 식별하고 수정합니다. 허블 상수를 계산하는 데 사용되는 다른 방법은 복잡한 물리학 및 천체 물리학을 많이 포함하는 별과 은하의 물리학에 대한 현재의 이해에 의존합니다. 이것은 우리가 아직 모르는 것이 있는 경우 측정이 상당히 빗나갈 수 있음을 의미합니다.”
대조적으로, 이 새로운 블랙홀 방법은 거의 순전히 아인슈타인의 중력 이론그것은 잘 연구되었으며 과학자들이 지금까지 그것을 테스트하려고 시도한 모든 방법에 반대했습니다.”
HOLZ 말했다, "모든 블랙홀에서 더 많은 판독값을 가질수록 이 보정이 더 정확해질 것입니다. 바람직하게는 이러한 신호가 수천 개 필요하며, 이는 몇 년 내에, 그리고 향후 XNUMX, XNUMX년에는 훨씬 더 많이 필요합니다. 그 시점에서 그것은 우주에 대해 배우는 믿을 수 없을 정도로 강력한 방법이 될 것입니다.”
저널 참조 :
- Jose Maria Ezquiaga와 Daniel E. Holz. 스펙트럼 사이렌: 컴팩트 바이너리의 전체 질량 분포에서 우주론. Phys. 레트 목사. 129, 061102 – 3년 2022월 XNUMX일 게시됨. DOI: 10.1103 / PhysRevLett.129.061102
