Τα αστέρια νετρονίων φωνάζουν σε κύματα χωροχρόνου όταν πεθαίνουν και οι αστρονόμοι έχουν σκιαγραφήσει ένα σχέδιο να χρησιμοποιήσουν τη βαρυτική τους αγωνία για να εντοπίσουν την ιστορία του σύμπαντος. Ελάτε μαζί μας καθώς εξερευνούμε πώς να μετατρέψουμε τον πόνο τους στο κοσμολογικό μας κέρδος.
Οι κοσμολόγοι έχουν εμμονή με τα πρότυπα. Ο λόγος αυτής της εμμονής έγκειται στις επίπονες προσπάθειές τους να μετρήσουν ακραίες αποστάσεις στο σύμπαν μας. Κοιτάξτε ένα τυχαίο αστέρι ή γαλαξία. Πόσο μακριά είναι; Είναι πιο κοντά ή πιο μακριά από ένα αστέρι ή γαλαξία δίπλα του; Τι γίνεται αν το ένα είναι πιο φωτεινό ή πιο αμυδρό από το άλλο;
Αυτή είναι μια πολύ απελπιστική κατάσταση, εκτός εάν ο Κόσμος είναι διάσπαρτος με τυπικά πράγματα - αντικείμενα με γνωστές ιδιότητες. Φανταστείτε εάν 100-watt λάμπες ή μετρητές κολλούν το σύμπαν. Αν μπορούσαμε να δούμε αυτές τις λάμπες ή μετρητές, θα μπορούσαμε να συγκρίνουμε πωςμας κοιτάζουν εδώ στη Γη σε αυτό που εμείςξέρω μοιάζουν από κοντά και προσωπικά. Εάν βλέπουμε μια λάμπα στο σύμπαν και γνωρίζουμε ότι πρέπει να έχει την ίδια φωτεινότητα με έναν τυπικό λαμπτήρα 100 watt, τότε μπορούμε να κάνουμε κάποια τριγωνομετρία για να χτυπήσουμε την απόσταση από αυτόν τον λαμπτήρα. Το ίδιο ισχύει για το ραβδί: αν δούμε ένα τυχαίο ραβδί να κυμαίνεται και γνωρίζουμε ότι πρέπει να έχει μήκος μόλις ένα μέτρο, μπορούμε να συγκρίνουμε το μήκος του στο οπτικό πεδίο και τα μαθηματικά από την απόσταση από αυτό.
Φυσικά οι λάμπες και τα ραβδιά μετρητών θα δημιουργούσαν άσχημους κοσμολογικούς ανιχνευτές, επειδή είναι σκοτεινοί και μικροί. Για σοβαρή δουλειά χρειαζόμαστε φωτεινά πράγματα, μεγάλα πράγματα και κοινά πράγματα. Και υπάρχουν πολύτιμα λίγα από αυτά τα πρότυπα στο σύμπαν: Το supernova τύπου 1a χρησιμεύει ως «τυπικά κεριά» και ακουστικές ταλαντώσεις baryon (ένα υπόλοιπο ψημένο στη διανομή των γαλαξιών που έχουν απομείνει από το πρώιμο σύμπαν και το αντικείμενο ενός άλλου άρθρου) μπορεί να χρησιμεύσει ως «τυπικός χάρακας».
Αλλά θα χρειαζόμαστε περισσότερα από κεριά και μπαστούνια για να μας βγάλει από το τρέχον κοσμολογικό αίνιγμα στο οποίο βρισκόμαστε.
Ζούμε σε ένα διευρυνόμενο σύμπαν. Κάθε μέρα, οι γαλαξίες απομακρύνονται ο ένας από τον άλλο (κατά μέσο όρο · μπορεί ακόμα να υπάρχουν συγκρούσεις και ομαδοποιήσεις "μικρής κλίμακας"). Και ο ρυθμός επέκτασης του σύμπαντος μας έχει αλλάξει τα τελευταία 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια κοσμικής ιστορίας. Το σύμπαν αποτελείται από μια δέσμη διαφορετικών χαρακτήρων: ακτινοβολία, αστέρια, αέριο, περίεργα πράγματα όπως νετρίνα, πιο περίεργα πράγματα όπως η σκοτεινή ύλη και πιο περίεργα πράγματα όπως η σκοτεινή ενέργεια. Καθώς κάθε ένα από αυτά τα συστατικά ενεργοποιείται, απενεργοποιείται, αρχίζει να κυριαρχεί, ή σταματά να κυριαρχεί, ο ρυθμός επέκτασης του σύμπαντος αλλάζει με τη σειρά του.
Επιστροφή στις παλιές καλές μέρες, η ύλη ήταν το αφεντικό του σύμπαντος. Έτσι καθώς το σύμπαν επεκτάθηκε, αυτή η επέκταση επιβραδύνθηκε από τη συνεχή βαρυτική έλξη όλων αυτών που έχουν σημασία. Αλλά τότε το θέμα εξαπλώθηκε πολύ, ήταν πολύ λεπτό και πολύ αδύνατο για να ελέγξει τον Κόσμο.
Πριν από περίπου πέντε δισεκατομμύρια χρόνια, η σκοτεινή ενέργεια πήρε τον έλεγχο, αναστρέφοντας τη μικρή επιβράδυνση της επέκτασης του σύμπαντος και ώθησε το πέταλο στο μέταλλο, προκαλώντας την επέκταση του σύμπαντος όχι μόνο να συνεχιστεί, αλλά να επιταχυνθεί. Η σκοτεινή ενέργεια - ό, τι κι αν είναι - συνεχίζει την απαίσια κυριαρχία του κόσμου μέχρι σήμερα.
Είναι εξαιρετικά σημαντικό να μετρήσουμε τον ρυθμό επέκτασης του σύμπαντοςτώρα αμέσως - δεδομένου ότι ο ρυθμός διαστολής συνδέεται με τα περιεχόμενα του σύμπαντος, η μέτρηση του ρυθμού επέκτασης σήμερα μας λέει ποιοι είναι οι σημαντικότεροι κοσμολογικοί παράγοντες και η σχετική τους σημασία. Μπορούμε να μετρήσουμε το σημερινό ρυθμό επέκτασης, γνωστό ως σταθερά Hubble, με πολλούς τρόπους, όπως με ραβδιά και κεριά.
Και εδώ βρίσκεται μια εκπληκτική ένταση. Οι μετρήσεις της σταθεράς Hubble από το κοντινό σύμπαν που χρησιμοποιούν πράγματα όπως το σουπερνόβα δίνουν μια συγκεκριμένη τιμή. Αλλά οι μετρήσεις του πρώιμου σύμπαντος που χρησιμοποιούν το κοσμικό υπόβαθρο μικροκυμάτων οδηγούν επίσης σε περιορισμούς στη σημερινή σταθερά Hubble και αυτές οι μετρήσεις δεν συμφωνούν αρκετά μεταξύ τους.
Ένα κολλώδες πρόβλημα: δύο ανεξάρτητες μέθοδοι μέτρησης του ίδιου αριθμού οδηγούν σε διαφορετικά αποτελέσματα. Θα μπορούσε να είναι ένα σημάδι ολοκαίνουργιας φυσικής ή απλώς δυσνόητων παρατηρήσεων. Όμως, ανεξάρτητα από την περίπτωση, ενώ ορισμένοι κοσμολόγοι βλέπουν αυτήν την κατάσταση ως πρόκληση, άλλοι την βλέπουν ως ευκαιρία. Αυτό που χρειαζόμαστε είναι περισσότερες μετρήσεις και ειδικά αυτές που είναι εντελώς ανεξάρτητες από τις υπάρχουσες. Έχουμε τυπικούς χάρακες και τυπικά κεριά, λοιπόν… τι συμβαίνει ... τυπικές σειρήνες.
Φυσικά, γιατί όχι.
Τα κακοφόρα βαρυτικά κύματα που εκρήγνυνται από τις τελευταίες στιγμές των συγκρούσεων δύο αστεριών νετρονίων μεταφέρουν ζουμερές κοσμολογικές πληροφορίες. Δεδομένου ότι καταλαβαίνουμε τη φυσική τους πολύ καλά, μπορούμε να μελετήσουμε την εξαιρετικά ακριβή δομή των βαρυτικών κυμάτων για να μάθουμε πόσο δυνατά (στη βαρύτητα, όχι στον ήχο, αλλά θα πρέπει απλώς να κυλήσετε με τη μεταφορά) φώναζαν όταν συγκρούστηκαν . Τότε μπορούμε να το συγκρίνουμε με το πόσο δυνατά ακούγονται εδώ στη Γη, και το voila: μια απόσταση.
Αυτή η τεχνική έχει ήδη αποφέρει μια (σχετικά τραχιά) μέτρηση της σταθεράς Hubble από τη μία και μόνο παρατηρούμενη συγκέντρωση αστεριών νετρονίων.
Αλλά δεν πρέπει να είναι η τελευταία κραυγή θανάτου από αστέρια νετρονίων που ακούμε. Τα επόμενα χρόνια περιμένουμε (ελπίζουμε;) να πιάσει δεκάδες ακόμη. Και με κάθε σύγκρουση μπορούμε να εντοπίσουμε μια αξιόπιστη απόσταση από το φλογερό γεγονός και να μετρήσουμε την ιστορία επέκτασης του σύμπαντος από την καταστροφή των νετρονίων τους, παρέχοντας μια εντελώς διαφορετική διαδρομή για να αποκαλύψει την αξία της σταθεράς του Hubble.
Οι κοσμολόγοι στο Πανεπιστήμιο του Σικάγο προέβλεψαν ότι μέσα σε πέντε χρόνια, η τεχνική των τυπικών σειρήνων θα παρέχει μετρήσεις ανταγωνιστικές με τις υπάρχουσες μεθόδους. Όμως, όταν πρόκειται για τη μεγάλη κοσμολογική συζήτηση του 21ου αιώνα, παραμένει το ερώτημα: οι τυπικές σειρήνες θα είναι ο αποφασιστικός παράγοντας ή θα εμβαθύνουν μόνο το μυστήριο;
Διαβάστε περισσότερα: "Μια σταθερή μέτρηση 2% Hubble από τυπικές σειρήνες εντός 5 ετών"
