«Удивительно симметричные» взрывы звезд могут раскрыть истинную скорость расширения Вселенной
Два противоречивых метода измерения скорости расширения Вселенной дают разные результаты, но исследователи могли бы устранить это несоответствие, наблюдая за взрывом сливающихся нейтронных звезд. Столкновение и слияние двух звездных тел, называемых нейтронными звездами, может помочь ученым разгадать давнюю загадку скорости расширения Вселенной.
С начала 1900-х годов ученые знали, что Вселенная расширяется. Открытие было сделано благодаря наблюдению астронома Эдвина Хаббла о том, что чем дальше галактики находятся друг от друга, тем быстрее увеличивается разрыв между ними.
Скорость расширения Вселенной известна как постоянная Хаббла, и она стала главной головной болью астрономов. Это связано с тем, что существует два метода определения этой скорости — наблюдения далеких звездных взрывов, называемых сверхновыми, которые можно использовать в качестве «стандартных свечей» для измерения космических расстояний, и космического микроволнового фона (CMB), света, оставшегося сразу после Большого взрыва. Взрывы дают разные значения космического расширения.
Эта «проблема Хаббла» усугубилась по мере того, как независимые методы измерения постоянной Хаббла стали более точными, а это означает, что несоответствие между ними не только сохранилось, но и больше не может быть объяснено неопределенностями измерений. Это вдохновило ученых на поиск третьего способа определения постоянной Хаббла, независимого от измерения сверхновых или реликтового излучения.
Теперь в статье, опубликованной в журнале Astronomy & Astrophysicals, астрофизики предполагают, что сталкивающиеся нейтронные звезды могут быть третьим методом, необходимым для решения проблемы Хаббла.
«Когда две сверхкомпактные нейтронные звезды, которые сами по себе являются остатками сверхновых, вращаются вокруг друг друга и в конечном итоге сливаются, они взрываются в результате нового взрыва, так называемой килоновой звезды», — говорит ведущий автор исследования Альберт Снеппен из Центра космического рассвета Института Нильса Бора в Дании. По его словам, недавно команда продемонстрировала, насколько этот взрыв удивительно симметричен, и «оказывается, что эта симметрия не только красива, но и невероятно полезна».
Симметрия килоновой — электромагнитного компонента слияния нейтронных звезд — противоречит предыдущим моделям, которые предполагали, что эти взрывы, вызванные столкновениями, должны иметь сплюснутую форму. Кроме того, Снеппен также недавно обнаружил, что, несмотря на свою сложность, килоновые могут быть описаны одной температурой и, следовательно, являются идеальными излучателями — то, что физики называют «черным телом».
Сферическая природа килоновой и ее простой температурный профиль позволяют астрономам очень точно рассчитать ее светимость. Сравнивая яркость килоновой в момент взрыва с количеством света от взрыва, который проходит миллионы световых лет и, наконец, омывает Землю, ученые могут определить расстояние, на котором произошло столкновение нейтронной звезды. Это связано с тем, что свет определенным образом теряет энергию при движении из-за расширения Вселенной. Это приводит к появлению способа измерения расстояний до галактик, в которых находятся килоновые, и, таким образом, к еще одному способу определения космических расстояний, который имеет преимущество перед схемами измерения сверхновых.
«Сверхновые, которые до сих пор использовались для измерения расстояний до галактик, не всегда излучают одинаковое количество света», — говорится в заявлении соавтора исследования Дарача Уотсона, доцента Центра космического рассвета. «Более того, они сначала требуют, чтобы мы откалибровали расстояние, используя другой тип звезд, так называемые цефеиды, которые, в свою очередь, также должны быть откалиброваны. С помощью килоновых мы можем обойти эти сложности, которые вносят неопределенность в измерения».
Команда уже протестировала свой метод измерения килоновой постоянной Хаббла. Для этого они сосредоточились на килоновой, которая расположена примерно в 140 миллионах световых лет от Земли и была открыта в 2017 году. Эта вспышка света, примерно в 1000 раз менее мощная, чем типичная сверхновая, дала значение постоянной Хаббла, которое ближе к к ценности, обеспечиваемой методами измерения на основе реликтового излучения, чем к альтернативам на основе сверхновых.
Однако одно только это испытание не решит проблему Хаббла, предупредила команда.
«Пока у нас есть только один пример, и нам нужно еще много примеров, прежде чем мы сможем получить надежный результат», — сказал Снеппен. «Но наш метод, по крайней мере, обходит некоторые известные источники неопределенности и является очень «чистой» системой для изучения. Он не требует ни калибровки, ни поправочного коэффициента».
Обсудим?
Смотрите также:
