Evrenimiz ne kadar hızlı genişliyor?
Hubble sabiti kozmolojideki en kritik sayılardan biridir çünkü bize evrenin ne kadar hızlı genişlediğini söyler. Bu oranı ölçmek için farklı yöntemler mevcuttur. Ancak bu sayının doğruluğunu belirlemek, evrenin yaşı, tarihi ve yapısı gibi temel soruları daha iyi anlamak için çok önemlidir.
Yeni çalışma iki Chicago Üniversitesi astrofizikçiler bu hesaplamayı yapmanın bir yolunu sunarlar: çarpışan karadelik çiftlerini kullanmak ve böylece evren evrimi, neyden yapıldığı ve nereye gittiği.
Bilim adamlarına göre, 'spektral siren' olarak adlandırılan yeni teknik, evrenin aksi halde zor olan 'genç' yılları hakkında bilgi sunabilir.
Bazen iki kara delik çarpışır. Bu olay o kadar güçlüdür ki, bir uzay-zaman dalgalanması bu evren boyunca seyahat eder. Bu dalgalanmalara yerçekimi dalgaları da denir.
ABD Lazer İnterferometre Yerçekimi Dalgası Gözlemevi (LIGO) ve İtalyan gözlemevi Başak, bu dalgalanmaları burada, Dünya'da yakalayabilir. Geçtiğimiz birkaç yıl içinde, LIGO ve Virgo, neredeyse 100 çiftten okumaları topladı. kara delikler çarpışıyor.
Her çarpışmadan gelen sinyal, aşağıdakiler hakkında bilgi içerir: kara delikler ne kadar büyüktü. Ancak sinyal uzayda seyahat ediyor ve bu süre zarfında evren genişledi ve bu da sinyalin özelliklerini değiştirdi.
Makaledeki iki yazardan biri olan UChicago astrofizikçisi Daniel Holz, şunları söyledi: "Örneğin, bir kara deliği alıp evrenin daha erken bir yerine koyarsanız, sinyal değişir ve olduğundan daha büyük bir kara delik gibi görünür."
Bu sinyalin nasıl değiştiğini tahmin etmenin bir yolunu belirlemek, bilim adamlarının evrenin genişleme hızı. Ancak sorun kalibrasyon: Orijinalden ne kadar değiştiğini nasıl biliyorlar?
Bu yeni çalışmada bilim adamları, tüm kara delik popülasyonu hakkındaki yeni bilgileri bir kalibrasyon aracı olarak kullanabileceklerini öne sürüyorlar. Örneğin, mevcut kanıtlar, tespit edilen kara deliklerin çoğunun güneşimizin kütlesinin beş ila 40 katı arasında olduğunu gösteriyor.
İlk yazar Jose María Ezquiaga, NASA Einstein Doktora Sonrası Araştırma Görevlisi ve UChicago'da Holz ile birlikte çalışan Kavli Kozmolojik Fizik Enstitüsü Üyesi, şunları söyledi: "Yani yakındaki kara deliklerin kütlelerini ölçüp özelliklerini anlıyoruz ve sonra daha uzağa bakıp bu kara deliklerin ne kadar kaymış göründüğünü görüyoruz. Bu da size evrenin genişlemesinin bir ölçüsünü verir.”
Bilim adamları heyecanlı çünkü gelecekte, LIGO'nun yetenekleri genişledikçe, yöntem, evrenin diğer yöntemlerle incelenmesi zor olan "genç" yıllarına (yaklaşık 10 milyar yıl önce) benzersiz bir pencere açabilir.
Yazarlar kaydetti, "Bu yöntemin diğer avantajı, bilimsel bilgimizdeki boşlukların daha az belirsizlik yaratmasıdır. Metot, sistemin tamamını kullanarak kendini kalibre edebilir. kara delik nüfusu, hataları doğrudan belirleme ve düzeltme. Hubble sabitini hesaplamak için kullanılan diğer yöntemler, çok sayıda karmaşık fizik ve astrofizik içeren yıldızların ve galaksilerin fiziğine ilişkin mevcut anlayışımıza dayanır. Bu, henüz bilmediğimiz bir şey varsa, ölçümlerin biraz bozulabileceği anlamına geliyor.”
“Bunun aksine, bu yeni kara delik yöntemi neredeyse tamamen Einstein'ın yerçekimi teorisi, iyi çalışılmış ve bilim adamlarının şimdiye kadar test etmeye çalıştığı tüm yollara karşı çıktı. ”
Holz şuraya, "Tüm kara deliklerden ne kadar çok okuma alırlarsa, bu kalibrasyon o kadar doğru olacaktır. Tercihen birkaç yıl içinde almamız gereken bu sinyallerden binlercesine ve hatta önümüzdeki on veya yirmi yılda daha fazlasına ihtiyacımız var. Bu noktada, evren hakkında bilgi edinmek için inanılmaz derecede güçlü bir yöntem olurdu.”
Dergi Referans:
- Jose María Ezquiaga ve Daniel E. Holz. Spektral Sirenler: Kompakt İkililerin Tam Kütle Dağılımından Kozmoloji. Fizik Rev. Letonya. 129, 061102 – 3 Ağustos 2022'de yayınlandı. DOI: 10.1103 / PhysRevLett.129.061102
