7058 2

Нейтронные звезды могут пролить свет на расширение Вселенной

Астрофизики разработали новый способ использования гравитационных волн для измерения скорости расширения Вселенной.

В работе, опубликованной в журнале Physical Review X, международная исследовательская группа поведала о том, как они разработали одну из передовых компьютерных симуляций, используя особые виды нейтронных звезд, чтобы лучше изучить ткань Вселенной.

Гравитационное излучение ещё не зафиксировано напрямую, так как интенсивность волн слишком мала к моменту, когда они достигают Земли, однако высокочувствительные детекторы, такие как LIGO и Virgo могут вскоре обнаружить первые доказательства существования гравитационных волн. Среди наиболее вероятных источников волн находятся бинарные звезды, состоящие из нейтронных звезд.

Эти нейтронные звезды теряют энергию, которая переходит в гравитационное излучение в течение сотен миллионов лет, заставляя их двигаться по спирали и сливаться, образуя гипермассивную нейтронную звезду. Ожидается, что получится зафиксировать пространственно-временные колебания от последних 15 минут спирального процесса.

То, что такие сливающиеся бинарные звезд можно использовать для точного измерения расстояния до галактик, находящихся в миллиардах световых лет, было предсказано ещё в 1986 году физиком Бернардом Шутцом (Bernard Schutz).

Чтобы измерить скорость расширения Вселенной, долю темной материи и энергии, нужно измерить не только расстояние, но и космологическое красное смещение источника, а именно то, как быстро далекие галактики удаляются от нас.

До недавнего времени считалось, что наблюдения лишь за гравитационными волнами не позволят определить космологическое красное смещение их источников.

«Мы впервые показали, что в особых случаях, когда двойная звезда состоит из нейтронных звезд, получится измерить и расстояние, и космологическое красное смещение, просто используя гравитационные волны», – рассказал Кристофер Мессенджер (Christopher Messenger), ведущий автор работы.

«Мы использовали численные симуляции, расчет которых занимает месяцы при помощи новейших вычислительных средств. Это необходимо, чтобы точно смоделировать динамику таких систем и рассчитать гравитационное излучение. Эти высокоточные симуляции позволили нам определить характеристические частоты сигнала гравитационных волн от гипермассивных нейтронных звезд».

Исследователи сообщают, что они показали, как измерения характеристических частоты до и после слияния вместе с уже имеющимися знаниями об их истинных значениях из численных симуляций, приводит к возможности получить красное смещение прямо из наблюдений за гравитационными волнами.

«Чтобы выполнить это на практике, нам понадобятся более сложные симуляции динамики слияний нейтронных звезд. Например, нам до сих пор неизвестна внутренняя структура нейтронных звезды, что очень важно для того чтобы делать выводы о красном смещении».

(Добавил: Maksim_Andre)

Поддержи AstroNews           Читайте AstroNews в Яндекс.Дзен