Vesmír je plný záhadných a fascinujúcich objektov. Mnohé z nich sa často dostanú do vzájomného stretu vedúcemu ku kataklizmatickej udalosti, akú si ani nevieme predstaviť. Tieto udalosti nás však môžu veľa naučiť.

Podľa novej štúdie, ktorá bude zverejnená v periodiku Physical Review Letters (zatiaľ arXiv) by sme sa zo zrážok čiernych dier s neutrónovými hviezdami mohli okrem iného dozvedieť to, akou rýchlosťou sa rozpína vesmír. O téme informoval portál Phys.

Ako je to s rozpínaním vesmíru?

Práve rýchlosť rozpínania vesmíru je predmetom mnohých kontroverzií. Naše dva najlepšie a modely merania rýchlosti rozpínania vesmíru si totiž odporujú. Každý z nich totiž udáva úplne iné číslo. Z modelu založenom na analýze kozmického mikrovlnného pozadia (elektromagnetické žiarenie, ktoré zostalo po Veľkom tresku) vyplýva, že v súčasnosti sa náš vesmír rozpína rýchlosťou 67 km/s na megaparsek.

Druhý model, založený na pozorovaní periodicky pulzujúcich hviezd známych ako cefeidy a pozorovaniach supernov typu Ia, známych tiež ako „štandardné sviečky“ (objekty so známou svietivosťou) uvádza rýchlosť až 74 km/s na megaparsek. Hoci sa môže zdať, že nejde o nijak markantné rozdiely, vedci to vnímajú inak.

Grafické znázornenie gravitačných vĺn. Zdroj: Ligo

Tento číselný odhad rýchlosti expanzie vesmíru sa nazýva tiež Hubblova konštanta, ktorá vyjadruje o koľko  km/s sa zväčšuje rýchlosť vzďaľovania pozorovaného vesmírneho objektu, keď jeho vzdialenosť narastie o 1 megaparsek (1 megaparsek = 3,26 milióna svetelných rokov).

Zistime presnú rýchlosť expanzie vesmíru už o pár rokov?

Ako píše portál Independent, riešením tohto problému by podľa autorov novej štúdie malo byť použitie novej formy merania. Tá vychádza zo zrážok čiernych dier s neutrónovými hviezdami. Na určenie Hubblovej konštanty, alebo teda toho ako rýchlo sa rozpína vesmír potrebujeme detegovať gravitačné vlny a svetlo vzniknuté pri týchto kataklizmatických udalostiach,.

Zachytiť gravitačné vlny by nemal byť až taký problém, veď prvé gravitačné vlny sme zachytili už v roku 2015 pomocou laserových detektorov LIGO a Virgo. Gravitačné vlny si môžeme predstaviť podobne ako vlny na vode, s tým rozdielom, že tie gravitačné narušujú zakrivenie časopriestoru.

Niektorí vedci sa dokonca domnievajú, že ak gravitačné vlny na svojej ceste kozmom narazia na supermasívnu čiernu dieru alebo zhluk galaxií, zanechá to stopu na signatúre vlny. To by mohlo viesť k objaveniu dôkazu o rozdiele gravitácie pri meraní expanzie vesmíru v porovnaní s Einsteinovou teóriou – mnohokrát sa pri počítaní ráta so zmenením spôsobu fungovania gravitácie na veľké vzdialenosti. Viac o tejto problematike nájdeš v tomto detailne spracovanom článku.

NANOGrav/T. Klein

Na presné určenie expanzie vesmíru by sme však okrem gravitačných vĺn potrebovali aj svetlo vzniknuté pri tejto násilnej zrážke čiernej diery s neutrónovou hviezdou, čo je zatiaľ veľký problém.

Žiadne svetlo pri týchto zrážkach doposiaľ nebolo detegované, netreba však zúfať, podľa autorov štúdie totiž do roku 2030 budú prístroje na Zemi schopné snímať vlnenie v časopriestore spôsobené až tromi tisícmi takýchto zrážok, pričom pri zhruba 100 z nich by nové moderné teleskopy mohli zachytiť aj vyžarované svetlo.

Na základe detekcie gravitačných vĺn by vedci dokázali určiť presnú vzdialenosť, v ktorej došlo k zrážke a zachytené svetlo, respektíve jeho červený posun by slúžil na objasnenie rýchlosti pohybu galaxie, v ktorej k zrážke došlo. Kombinácia oboch týchto parametrov by nakoniec mala priniesť dlho vytúženú jednotnú rýchlosť expanzie vesmíru.

Svoje závery vedci vyvodili až z 25-tisícoch simulácií rôznych scenárov, ktoré môžu nastať pri zrážkach čiernych dier a neutrónových hviezd . Či sú tieto scenáre naozaj pravdivé, zistíme až za pár rokov.