Нейтронные звезды помогут ученым измерить скорость расширения Вселенной
Астрофизики точно знают, что Вселенная расширяется. Но с какой скоростью — непонятно, ведь два главных метода ее расчета дают разные результаты. Теперь же исследователи из Института Нильса Бора предложили новый метод, который должен устранить противоречие, а ключевую роль в нем сыграют столкновения нейтронных звезд. Результаты их научных изысканий были опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysics.
Расширение Вселенной измеряется «скоростью на расстояние» и составляет чуть более 20 км/с на миллион световых лет. Но два классических способа измерения скорости разлета объектов во Вселенной — метод сверхновых и метод фонового излучения — всегда давали немного отличающиеся результаты: 22,7±0,4 км/с в первом случае и 20,7±0,2 км/с — во втором.
Таким образом, возраст Вселенной, измеренный с помощью сверхновых, составляет 12,8 миллиарда лет, в то время как расчеты фонового излучения показывают на целый миллиард лет больше. Сначала это списывали на погрешность, но точность новейших приборов позволяет с уверенностью сказать: один из этих методов работает неправильно.
Решение этой коллизии, предложенное датскими астрофизиками, одновременно революционное и изящное. Они заметили, что столкновения нейтронных звезд, называемые «килоновыми», «удивительно симметричны», так что вся сложная механика взрыва может быть описана одним параметром — температурой. Она же позволит вычислять расстояния от Земли до каждого такого взрыва.
Симметрия килоновых поможет астрономам точно определить, сколько конкретно света они излучают. Ученым остается только сравнить расчетную яркость с тем количеством света, которое фактически достигло Земли. Таким образом рождается новый метод точного определения расстояния до галактик — при условии, конечно, что в них есть килоновые.
«Сверхновые, которые до сих пор использовались для измерения расстояний до галактик, не всегда излучают одинаковое количество света. Более того, они сначала требуют, чтобы мы откалибровали расстояние, используя звезды другого типа, так называемые Цефеиды, которые, в свою очередь, также должны быть откалиброваны. С помощью килоновых мы можем обойти эти сложности, которые вносят неопределенности в измерения», — отмечает соавтор исследования Дарах Уотсон.
Чтобы продемонстрировать потенциал метода, астрофизики применили его к килоновой, открытой в 2017 году, в результате чего постоянная Хаббла вплотную приблизилась к полученной методом вычисления фонового излучения. Впрочем, это только начало долгой череды экспериментов, которые должны подтвердить эффективность метода.
«Пока у нас есть только одно тематическое исследование, и нам нужно еще много примеров, прежде чем мы сможем получить надежный результат. Но наш метод, по крайней мере, обходит некоторые известные источники неопределенности и является очень чистой системой для изучения», — заверил автор идеи и соавтор исследования Альберт Снеппен. Но астрофизики полны оптимизма наконец-то решить долго не дававший покоя ученым «парадокс Хаббла».
