Скорость расширения Вселенной — главное яблоко раздора в современной космологии. Новое исследование предлагает использовать машинное обучение и гравитационные волны, чтобы наконец определить точное значение постоянной Хаббла. Пока что побеждает дружба (и немного статистика).
Астрофизика — удивительная наука. Ученые могут с невероятной точностью заглянуть в первые мгновения после Большого взрыва, но до сих пор не могут договориться, с какой именно скоростью наша Вселенная расширяется прямо сейчас. Это расхождение, известное как «напряжение Хаббла» (Hubble tension), не дает спать космологам уже добрый десяток лет.
В новом препринте, выложенном на arXiv, исследовательская группа предложила способ решить этот спор, используя гравитационные волны в качестве независимого арбитра.
Традиционно астрофизики делятся на два лагеря, каждый из которых считает постоянную Хаббла своим способом:
- «Свидетели ранней Вселенной». Они изучают реликтовое излучение (древнее микроволновое эхо Большого взрыва) и экстраполируют эти данные на сегодняшний день с помощью нашей лучшей космологической модели. Их результат — около 67 км/с на мегапарсек.
- «Свидетели локальной Вселенной». Эти ребята смотрят на космос «здесь и сейчас», измеряя расстояния до ближайших сверхновых звезд. И получают совершенно другую цифру — около 73 км/с на мегапарсек.
Оба метода работают отлично, оба проверены тысячекратно, но их результаты упорно не сходятся. Это означает либо то, что кто-то всё-таки систематически ошибается, либо (что гораздо интереснее) наша модель эволюции Вселенной неполна. Возможно, темная энергия вела себя в прошлом не так стабильно, как мы думаем, или в ранней Вселенной произошло нечто, чего мы пока не понимаем.
Гравитационные волны, которые ловят детекторы LIGO, Virgo и KAGRA, часто называют «стандартными сиренами» (по аналогии со «стандартными свечами» — сверхновыми). Когда сливаются черные дыры, они пускают по пространству-времени рябь. Самое прекрасное в этой ряби то, что она несет в самом своем сигнале информацию о том, как далеко произошло событие. Космологи получают расстояние напрямую, без необходимости полагаться на сложную лестницу космических расстояний.
Проблема в том, что большинство таких слияний — это так называемые «темные сирены». Мы «слышим» гравитационный всплеск, но не видим вспышки света в телескопы (черные дыры ведь не светятся). Из-за этого крайне сложно понять, в какой конкретно галактике произошло столкновение.
Чтобы обойти эту проблему, авторы новой работы прибегли к хитрости. Они взяли 17 хорошо локализованных гравитационно-волновых событий и натравили на них алгоритмы машинного обучения. Нейросети сопоставили эти «глухие» сигналы с данными глубоких обзоров галактик и статистически вычислили расстояния до источников.
Полученное значение постоянной Хаббла составило 69.9 км/с на мегапарсек.
Эта цифра интригующе повисла ровно посередине между результатами двух противоборствующих лагерей. Не 67, но и не 73.
Пока что выборка из 17 событий слишком мала, чтобы космологи из обоих лагерей пожали друг другу руки и разошлись по домам — статистическая погрешность всё еще оставляет пространство для споров. Это новое значение не ставит точку, но дает нам совершенно новый, независимый «орган чувств» (уши вместо глаз) для изучения истории космоса.
С каждым новым сезоном наблюдений гравитационные детекторы будут ловить всё больше «темных сирен», и тиски вокруг постоянной Хаббла начнут сужаться. Возможно, скоро мы наконец узнаем точный ответ на «главный вопрос жизни, Вселенной и всего такого» (даже если это окажется не 42, а 69.9).
Поддержать нас на Boosty
Поддержать нас на Дзен
Читайте также: Мы живем в центре гигантской космической пустоты
Комментировать можно ниже в разделе “Добавить комментарий”.