képzőművész a robbanás tört gravitációs hullámokat bocsát ki, amikor egy pár superdense neutron csillagok, ütköznek. A rádióteleszkópokkal végzett új megfigyelések azt mutatják, hogy az ilyen események felhasználhatók az univerzum tágulási sebességének mérésére. Hitel: NRAO/AUI/NSF

milyen gyorsan bővül az univerzum? Nem tudjuk biztosan.

A csillagászok a Hubble-állandó mérésével tanulmányozzák a kozmikus terjeszkedést. Ezt az állandót többféle módon mérték, de néhány eredményük nem ért egyet egymással. Ez a nézeteltérés vagy feszültség a Hubble-állandóban egyre növekvő ellentmondás a csillagászatban. De az ütköző neutroncsillagok új megfigyelései megoldást nyújthatnak.

csatlakozzon az Országos rádiócsillagászati Obszervatórium Műsorvezetőjéhez Melissa Hoffman, aki elmagyarázza, hogyan használják a csillagászok a rádiócsillagászatot és a gravitációs hullámokat a kozmikus rejtély megválaszolására.

a Csillagászok a National Science Foundation (NSF) rádióteleszkópokkal bizonyították, hogy kombinációja gravitációs-hullám, majd a rádió észrevételeket, valamint az elméleti modellezés, viszont a egyesülése pár neutron csillagok, a “kozmikus uralkodó” képes mérési bővítése az Univerzum megoldása egy kiváló kérdés, mint a kamatláb.

a csillagászok az NSF nagyon hosszú alapkészletét (VLBA), A Karl G. Jansky nagyon nagy tömbjét (VLA) és a Robert C-t használták. Byrd Green Bank teleszkóp (GBT) két neutroncsillag ütközésének következményeinek tanulmányozására, amelyek 2017-ben észlelték a gravitációs hullámokat. Ez az esemény új módszert kínált az univerzum tágulási sebességének mérésére, amelyet a tudósok Hubble állandóként ismertek. Az univerzum tágulási sebessége felhasználható méretének és korának meghatározására, valamint alapvető eszközként szolgálhat az univerzum más részein található objektumok megfigyeléseinek értelmezéséhez.

a neutroncsillagok egyesülését követően kilökődött anyagsugár rádiós megfigyelései kulcsfontosságúak voltak ahhoz, hogy a csillagászok meghatározhassák a csillagok orbitális síkjának orientációját az egyesülés előtt, így a Föld irányába kibocsátott gravitációs hullámok” fényessége”. Ez fontos új eszközt jelenthet az ilyen események számára az univerzum tágulási sebességének mérésére. Hitel: Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF

A Hubble állandó meghatározásának két vezető módszere a kozmikus mikrohullámú háttér jellemzőit, a Nagyrobbanás maradék sugárzását vagy egy adott típusú szupernóva robbanást, az úgynevezett Ia típusú, a távoli Univerzumban. Ez a két módszer azonban különböző eredményeket ad.

“a neutroncsillag összeolvadása új módszert ad a Hubble-állandó mérésére, és remélhetőleg a probléma megoldására” – mondta Kunal Mooley, az Országos rádiócsillagászati Obszervatórium (NRAO) és a Caltech munkatársa.

a technika hasonló a szupernóva-robbanások alkalmazásához. Úgy gondolják, hogy az Ia típusú szupernóva-robbanások mindegyikének belső fényereje van, amelyet a fényesség sebessége alapján lehet kiszámítani, majd elhalványulni. A Földről látható fényerő mérése ezután megmondja a szupernóva robbanás távolságát. A fény Doppler-eltolódásának mérése a szupernóva fogadó galaxisából azt jelzi, hogy a galaxis milyen sebességgel távolodik el a Földtől. A távolság által megosztott sebesség a Hubble állandót eredményezi. Ahhoz, hogy pontos számot kapjunk, sok ilyen mérést különböző távolságokon kell elvégezni.

amikor két hatalmas neutroncsillag összeütközik, robbanást és gravitációs hullámokat bocsátanak ki. A gravitációs hullám jel alakja azt mondja a tudósoknak, hogy” fényes ” volt a gravitációs hullámok kitörése. A Föld által kapott gravitációs hullámok “fényességének” vagy intenzitásának mérése megadhatja a távolságot.

“Ez egy teljesen független mérési eszköz, amelyet reméljük, hogy tisztázhatjuk, mi a Hubble állandó valódi értéke” – mondta Mooley.

azonban van egy csavar. A gravitációs hullámok intenzitása a két neutroncsillag orbitális síkjához viszonyítva változik. A gravitációs hullámok erősebbek az orbitális síkra merőleges irányban, és gyengébbek, ha az orbitális sík él-on van, amint a Földről látható.

“annak érdekében, hogy a gravitációs hullámokat a távolság mérésére használhassuk, tudnunk kellett ezt az orientációt” – mondta Adam Deller, az ausztráliai Swinburne Műszaki Egyetem.

néhány hónap alatt a csillagászok a rádióteleszkópokat használták a robbanásból kilőtt szupergyors anyagsugár mozgásának mérésére. “Ezeket a méréseket részletes hidrodinamikai szimulációkkal együtt használtuk a tájolási szög meghatározására, ezáltal lehetővé téve a gravitációs hullámok használatát a távolság meghatározására” – mondta Ehud Nakar a Tel avivi Egyetemen.

Ez az egyetlen mérés, egy olyan eseményről, amely körülbelül 130 millió fényévnyire van a Földtől, még nem elegendő a bizonytalanság megoldásához-mondták a tudósok, de a technika most alkalmazható a gravitációs hullámokkal észlelt jövőbeli neutroncsillag-összeolvadásokra.

“úgy gondoljuk, hogy további 15 ilyen esemény, amely mind a gravitációs hullámokkal, mind a rádióteleszkópokkal részletesen megfigyelhető, képes lehet megoldani a problémát” – mondta Kenta Hotokezaka, a Princeton Egyetem. “Ez fontos előrelépés lenne az univerzum egyik legfontosabb aspektusának megértésében” – tette hozzá.

a Hotokezaka által vezetett nemzetközi tudományos csapat a Nature Astronomy folyóiratban számol be eredményeiről.

hivatkozás:” a Hubble constant measurement from superluminal motion of the jet in GW170817 ” by K. Hotokezaka, E. Nakar, O. Gottlieb, S. Nissanke, K. Masuda, G. Hallinan, K. P. Mooley and A. T. Deller, 8 July 2019, Nature Astronomy.
DOI: 10.1038 / s41550-019-0820-1

Az Országos rádiócsillagászati Obszervatórium a National Science Foundation egyik létesítménye, melyet az Associated Universities, Inc.