Yeni bir araştırmaya göre, uzak kara delikler çarpışıp birleştiğinde yayılan ve uzay-zaman dokusunun bir çan gibi çalmasına neden olan kütleçekim dalgaları, evrenin genişleme hızını ölçmeye yardımcı olmak için kullanılabilir.
1990’ların sonlarından beri gökbilimciler evrenin sadece genişlemekle kalmadığını, aynı zamanda bunu hızlanan bir oranda yaptığını da biliyorlar. Bu sözde geç zaman hızlanmasının nedeni gizemini korudu ve kendisine yer tutucu bir isim kazandırdı “karanlık enerji.”
Ve araştırmacılar, kozmik genişlemeyi ölçmenin iki ana yolunun oran için farklı değerler vermesi gerçeğiyle şaşkına döndüler. Hubble sabiti. Bu tutarsızlık devam ettiHer iki yöntem de yıllar içinde daha hassas hale gelmiş olsa bile.
Bu iki teknik, galaksilerin hızlarını ve bizden uzaklıklarını dikkate alan “geç zaman” yöntemi ve galaksilerin doğuşundan hemen sonraki “fosil ışığı” inceleyen “erken zaman” yöntemidir. Büyük Patlama denir. kozmik mikrodalga arka planı.
Geç zaman ölçümleri şu anda megaparsek başına saniyede yaklaşık 73 ± 1 kilometrelik bir genişleme hızı verirken, erken zaman ölçümleri megaparsek başına 67,5 ± 0,5 km/s’lik bir değer vermektedir.
Bu durum bilim insanlarını Hubble sabitini ölçmek için doğrulayıcı bir yöntem aramaya yöneltti. İşte yeni çalışma da bu noktada devreye giriyor.
Kütleçekimsel merceklenme ve kütleçekimsel dalgalar
Yeni çalışma, aşağıdakiler tarafından öngörülen bir fenomenin kullanılmasını önermektedir Albert Einstein ve genellikle Hubble sabitini ölçmek için kütleçekimsel mercekleme adı verilen ışığın çarpıtılmasıyla ilişkilendirilir.
Yerçekimsel mercekleme Einstein’ın genel görelilik kuramı. Büyük fizikçinin 1915 tarihli yerçekimi teorisi, kütlenin uzay-zaman adı verilen dört boyutlu bir varlık olarak birleşen uzay ve zaman üzerinde bükücü bir etkiye sahip olduğunu öngörmektedir.
Bu bükülme, bir arka plan kaynağından gelen ışık bir galaksi gibi büyük kütleli bir nesnenin yanından geçtiğinde, yolunun bu “yerçekimsel mercek” tarafından büküldüğü anlamına gelir. Bu etki arka plan kaynağının büyütülmesine neden olabilir ve NASA’nın gözlemevleri gibi gözlemevleri tarafından erken galaksileri görmek için büyük bir etki için kullanılır. James Webb Uzay Teleskobu (JWST).
Kütleçekimsel merceklenme genellikle ışıkla ilişkilendirilir. Ancak kütleçekimsel dalgalar – birbirlerine doğru dönen iki kara delik gibi muazzam kütleli nesnelerin hızlanmasıyla uzay-zamanda oluşan dalgalanmalar – benzer şekilde etkilenmelidir. Bu da demek oluyor ki yerçekimsel dalgalar Bu şiddetli birleşme olaylarından gelen ışık gibi kütleçekimsel merceklenme de göstermelidir.
Işık bir mercek nesnesinin yanından geçerken farklı yollar izleyebilir çünkü saptırıldığı miktar yerçekimsel merceğe ne kadar yaklaştığına bağlıdır. Bu da ışığın Dünya’ya farklı zamanlarda ulaştığı anlamına gelir ve bu zaman gecikmesi aynı nesnenin tek bir görüntüde birden fazla yerde görünmesine neden olabilir. Kütleçekim dalgaları da bir kütleçekim merceğinden geçerken farklı yollar izleyebildiklerinden, benzer bir varış zamanı gecikmesi göstermeleri gerekir; bu da kütleçekim dalgası dedektörlerinin teoride aynı olaydan gelen kütleçekim dalgalarını farklı zamanlarda tespit edebileceği anlamına gelir.
Çalışma ekibi üyeleri, bunun Hubble sabitinin bir ölçüsü olarak kullanılabileceğini söyledi. Bunun nedeni, evrenin genişleme hızının kütleçekim dalgalarının kaynakları arasındaki mesafeyi etkilemesidir – kara delik Örneğin birleşmeler – ve uzay-zamanı büken ve kütleçekimsel mercekleme görevi gören galaksi ve Dünya’ya olan mesafe.
Ekip, kütleçekimsel dalga mercekleme miktarının evrenin genişleme hızına ve dolayısıyla Hubble sabitine bağlı olması gerektiğini söyledi. Daha büyük bir Hubble sabitinin, daha küçük bir Hubble sabiti durumunda görüleceğine kıyasla, merceklenmiş kara delik birleşmelerinin daha yüksek bir kısmına ve ayrıca daha küçük zaman gecikmesi değerlerine yol açacağını öne sürüyorlar.
Bir kütleçekim dalgası için yıllarca beklersiniz ve sonra aynı anda iki tane gelir…
Evrenin genişleme hızını ışık yerine kütleçekim dalgalarıyla ölçmenin avantajı, bu dalgaların büyük gaz ve toz bulutlarından geçerken etkilenmemesidir; oysa ışık emilebilir ya da frekansı değişebilir. Bu da tekniğin gökbilimcilerin evrenin geçmişini, güçlü merceklenmiş ışığın bile izin verdiğinden daha geriden “görmelerini” sağlayabileceği anlamına geliyor.
Bilim insanları henüz birleşen kara deliklerden gelen kütleçekim dalgaları üzerinde güçlü bir kütleçekimsel mercekleme etkisi tespit etmedi ve ekip tarafından önerilen teknik, henüz mevcut olmayan binlerce kütleçekimsel dalga olayından oluşan bir kataloğa bağlı olacak. İlk yerçekimi dalgaları ilk kez 2015 yılında tespit edildiYani bu, bilimin hâlâ yeni bir alanı. Yine de büyük gelişmeler yaşanıyor.
Yer tabanlı kütleçekimsel dalga dedektörlerinin hassasiyeti, son zamanlarda yapılan önemli yükseltmelerle artmaktadır. Lazer İnterferometre Kütleçekim Dalgası Gözlemevi (LIGO), Virgo ve Kamioka Yerçekimsel Dalga Dedektörü (KAGRA). Ayrıca, ilk uzay tabanlı yerçekimsel dalga dedektörü olan Avrupa’nın Lazer İnterferometre Uzay Anteni (LISA) 2037 yılında fırlatılacaktır.
Bu gelişmiş araçlarla bilim insanları, kütleçekimsel dalgalarda kütleçekimsel merceklenmenin gözlemlenmesine olanak tanıyan bir veri tabanı oluşturmaya başlayabilirler. Ekip bu verilerde, tıpkı aynı uzak ışık kaynaklarının kütleçekimsel merceklenme nedeniyle JWST görüntülerinde birden çok kez görünmesi gibi, aynı kara delik birleşme olaylarından tekrarlanan sinyallerin küçük bir kısmını bulmayı bekliyor.
Santa Barbara’daki California Üniversitesi’nde teorik astrofizikçi olan çalışmanın eş yazarı Tejaswi Venumadhav Nerella, “Gelecekteki dedektörlerin önemli bir bilimsel hedefi, yerçekimsel dalga olaylarının kapsamlı bir kataloğunu sunmaktır ve bu, olağanüstü veri setinin tamamen yeni bir kullanımı olacaktır” dedi, yaptığı açıklamada.
Araştırma 30 Haziran’da dergide yayımlandı Fiziksel İnceleme Mektupları.
