Слияния черных дыр с нейтронными звездами помогут уточнить постоянную Хаббла

Используя разные техники для определения скорости расширения Вселенной, ученые пришли к разным непримиримым ответам. Исследователи из Массачусетского технологического института говорят, что конфликт можно разрешить, проанализировав гравитационные волны, испущенные слияниями нейтронных звезд с черными дырами.

Проблема в том, что подобных слияний пока не было зафиксировано. Но астрономы надеются, что LIGO сможет обнаружить такие явления, когда его обновят и запустят в работу в начале следующего года.

«Пока что люди сосредоточились на двойных системах с нейтронными звездами как на способе измерения постоянной Хаббла при помощи гравитационных волн», – говорит Салваторе Витале, доцент физики МТИ и ведущий автор доклада, опубликованного в Physical Review Letters. «Мы показали, что существует еще один тип источника гравитационных волн, который пока еще особо не использовался – вращающиеся друг вокруг друга черные дыры и нейтронные звезды».

Постоянная Хаббла – это показатель того, насколько быстро расширяется Вселенная. Как мы писали ранее, изучив переменные звезды цефеиды на Млечном пути и в ближайших галактиках при помощи космического телескопа «Хаббл» и обсерватории «Гайя», ученые подсчитали, что Вселенная расширяется со скоростью в 73,5 километра в секунду Мпк. Так, на каждые 3,3 миллиона световых лет – 1 мегапарсек – объекты отдаляются со скоростью на 73,5 километра в секунду быстрее. Погрешность этих расчетов составляет всего 2,2 %.

Однако астрономы, использовавшие космический аппарат «Планк» для изучения условий в ранней Вселенной, пришли к иному выводу – 67 километра в секунду Мпк. Причина разности расчетов так и остается невыясненной.

«Это тот момент, когда в игру вступает LIGO», ­– говорит Витале. «Гравитационные волны предоставляют очень прямой и простой способ измерения расстояний от их источников. То, что мы регистрируем с помощью LIGO, – это прямой отпечаток расстояния от источника, не требующий дополнительного анализа».

Компьютерный анализ показывает, что, даже если эти явления довольно редки, они потенциально могут производить сигналы, предоставляющие невероятно точные данные о расстояниях на основе вращения черной дыры вокруг пойманной нейтронной звезды.

«LIGO снова начнет собирать данные в январе 2019 года и уже будет гораздо более чувствительным, а, значит, мы сможем обозревать объекты, находящиеся еще дальше», – говорит Витале. «Так, LIGO сможет увидеть по крайней мере одну двойную систему черной дыры с нейтронной звездой, вплоть до 25, что, в свою очередь, поможет разрешить существующее напряжение в измерении постоянной Хаббла; будем надеяться, в течение нескольких следующих лет».