Výbuch supernovy a fluktuace časoprostoru vyvolané sloučením dvou neutronových hvězd pomohly vědcům přesně změřit rychlost expanze vesmíru. Budoucí měření tohoto druhu pomohou vyřešit hlavní paradox kosmologie, říkají vědci v časopise Nature Astronomy.
V roce 1929 slavný astronom Edwin Hubble dokázal, že náš vesmír nestojí, ale postupně se rozšiřuje. Na konci minulého století astrofyzici zjistili, pozorujíc supernovu I. typu, že se nerozšiřuje konstantní rychlostí, ale se zrychlením. Důvodem toho je dnes „temná energie“- tajemná látka, která urychluje a zrychluje časoprostorový úsek.
V červnu 2016 laureát Nobelovy ceny Adam Riess a jeho kolegové, kteří tento jev objevili, vypočítali přesnou míru expanze vesmíru dnes pomocí proměnných hvězd Cepheid v Mléčné dráze a sousedních galaxiích, vzdálenost, kterou lze vypočítat s velmi vysokou přesností.
Toto zdokonalení přineslo mimořádně neočekávaný výsledek - ukázalo se, že dvě galaxie, oddělené vzdáleností asi 3 milióny světelných let, se rozptylují rychlostí asi 73 kilometrů za sekundu. Letos zveřejnili aktualizované výsledky pozorování, ve kterých se tato hodnota ještě zvýšila - 74 kilometrů za sekundu.
Ukázalo se, že nová měření Riesze a jeho kolegů byla téměř o 10% vyšší než data získaná pomocí orbitálních dalekohledů WMAP a Planck - 69 kilometrů za sekundu, a nelze je vysvětlit pomocí našich současných představ o povaze temné energie a mechanismu zrození vesmíru.
Tyto nesrovnalosti vedly kosmology k přemýšlení o dvou možných způsobech, jak tuto anomálii vysvětlit. Na jedné straně je docela možné, že měření Plancka nebo Riesze a jeho kolegů jsou chybná nebo neúplná. Na druhou stranu je docela přípustné, že v ranom vesmíru by mohla existovat třetí „temná“látka, jiná než temná hmota a energie, a že by mohl být nestabilní a postupně se rozkládat.
Kenta Hotokezaka z Princeton University (USA) a jeho kolegové učinili tento problém ještě akutnějším a kontroverznějším provedením prvních relativně přesných měření míry expanze vesmíru pomocí gravitační observatoře LIGO a řady „konvenčních“optických dalekohledů.
První měření tohoto druhu, jak poznamenají astrofyzici, vědci provedli na konci roku 2017, kdy LIGO zaznamenalo výbuch vytvořený sloučením dvou neutronových hvězd a stovky pozemních a kosmických dalekohledů dokázaly lokalizovat svůj zdroj v galaxii NGC 4993 v souhvězdí Hydra.
Propagační video:
První měření LIGO se blížila údajům získaným Rieszovým týmem, což mnozí vědci považovali za další důkazy, že míra expanze vesmíru se může výrazně změnit. Hotokezaka a jeho kolegové zjistili, že tomu tak není nutně sledováním nejen gravitačních vln, ale také záblesku světla a uvolňování hmoty generované touto kataklyzmou.
V těchto pozorováních vědcům pomáhala skutečnost, že tento proud žhavící plazmy, proud v jazyce fyziků, nebyl namířen přímo na Zemi, ale poněkud od ní. Díky tomu se zdá, pozorovatelům na naší planetě, že se pohybuje asi čtyřikrát rychleji než rychlost světla, což „narušuje“teorii relativity, jako je sluneční paprsek nebo stín.
Tato vlastnost emisí spojená s měřením „tloušťky“paprsku v jeho počátečním bodě umožňuje velmi přesně určit směr, kterým byl směrován ve vztahu k Zemi, a změřit jeho rychlost. Všechna tato data nám zase umožňují určit vzdálenost ke zdroji gravitačních vln a přesněji vypočítat, jak moc se „natáhli“během cestování z galaxie NGC 4993 na Zemi.
Taková upřesnění, jak poznamenává Hotokezaka, přinesla velké překvapení - hodnota Hubblovy konstanty se přiblížila nejen měření Riesze a jeho kolegů, ale výsledkům Plancka a dalších dalekohledů pozorujících mikrovlnnou ozvěnu Velkého třesku.
Na jedné straně to může opravdu znamenat, že se laureát Nobelovy ceny a jeho kolegové mýlí, ale na druhé straně je přesnost „gravitačních“měření stále znatelně nižší - je to asi 7% než přesnost těchto a dalších účastníků tohoto univerzálního sporu (méně než 2%). Současné výsledky, zdůrazňují vědci, odpovídají oběma teoriím, ale situace se velmi brzy změní.
Podle současných odhadů vědeckých týmů LIGO a jeho italského „bratrance“ViRGO by obě gravitační observatoře měly najít asi deset takových událostí ročně. V souladu s tím můžeme v příštích 2-3 letech doufat, že pozorování fúzí neutronových hvězd nám pomůže jednoznačně zjistit, zda existuje „nová fyzika“v expanzi vesmíru, či ne, autoři článku uzavírají.