Ученые нашли оригинальный способ измерить скорость расширения Вселенной, и главным инструментом в этом деле станут гравитационные волны. Речь идет о знаменитой постоянной Хаббла, цифры которой уже четверть века никак не могут сойтись у астрофизиков. Одни методы показывают одно значение, другие — другое, и этот спор грозит перерасти в кризис фундаментальной физики.
С чего все началось
Все началось еще в 1998 году, когда выяснилось: космос не просто растягивается, а делает это с ускорением. За это ускорение отвечает темная энергия — загадочная субстанция, расталкивающая галактики. Но как точно измерить этот процесс? Если брать за основу вспышки сверхновых в относительно недалеких галактиках, цифры получаются одни. А если считать по реликтовому излучению, доставшемуся нам от Большого взрыва, результат выходит совсем другим. Это расхождение физики называют «хаббловским напряжением», и оно никуда не девается уже много лет.
Решение проблемы
Команда из Университета Иллинойса и Чикагского университета предложила свежий взгляд на старую проблему. Они решили использовать гравитационные волны — те самые колебания пространства-времени, которые Эйнштейн предсказал больше ста лет назад, но поймать получилось только в 2015-м. Руководитель исследования Николас Юнес пояснил, что получить независимые данные по постоянной Хаббла жизненно важно, чтобы разобраться в нынешнем кризисе космологии. Их метод обещает быть намного точнее прежних подходов.
Логика тут простая. Когда черные дыры или нейтронные звезды сталкиваются где-то в далекой галактике, они порождают всплески гравитационных волн. По этим всплескам ученые могут точно сказать, как далеко произошло событие. А если вдобавок поймать свет от этой же галактики, становится понятно, с какой скоростью она от нас улетает. Соединив эти два показателя, как раз и получают постоянную Хаббла.
Раньше точность таких замеров оставляла желать лучшего, потому что отдельных событий мало. Теперь физики хотят ловить не только громкие одиночные всплески, но и общий фоновый шум Вселенной. Это постоянный гул от миллионов слияний черных дыр, которые происходили на протяжении всей истории космоса.
Здесь работает такая зависимость: если Вселенная расширяется быстрее, черные дыры сталкиваются реже, и фоновый шум получается тише. Не улавливают детекторы этот гул — значит расширение идет активнее. Дэниел Хольц из Чикагского университета заметил, что создать новый инструмент для изучения космоса выпадает не каждый день. С его помощью можно будет не только уточнить возраст Вселенной, но и понять, из чего она вообще состоит.
Пока современные детекторы LIGO, Virgo и японский KAGRA не настолько чувствительны, чтобы расслышать этот самый фон. Но кое-какие предварительные расчеты уже сделали: судя по всему, постоянная Хаббла должна тяготеть к более высоким значениям. В ближайшие шесть лет чувствительность приборов обещает вырасти настолько, что новый метод заработает в полную силу. Тогда у ученых наконец появится шанс либо разобраться с «хаббловским напряжением» раз и навсегда, либо подтвердить, что мы чего-то важного в устройстве мироздания пока не понимаем. Статья с результатами вышла в авторитетном журнале Physical Review Letters.
