новости космоса
2866 40
06 мая 2021 14:11:57

Гравитационные волны помогут уточнить значение постоянной Хаббла

Международная команда ученых под руководством исследователей из научных центров Galician Institute of High Energy Physics (IGFAE) и ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav) предложила простой новый метод измерения постоянной Хаббла, основанный на однократных наблюдениях пары сталкивающихся нейтронных звезд и позволяющий повысить точность измерения до 2 процентов.

Вселенная постоянно расширяется. Поэтому далекие галактики удаляются от нас. Чем дальше от нас находится галактика, тем быстрее она движется – эта закономерность известна как закон Хаббла. Фундаментальной характеристикой нашего мира является постоянная Хаббла – коэффициент пропорциональности, связывающий между собой расстояние до галактики и скорость ее удаления от нас. Точные измерения постоянной Хаббла помогут выяснить некоторые наиболее фундаментальные свойства Вселенной, включая ее возраст.

На протяжении десятилетий ученые измеряли постоянную Хаббла со все возрастающей точностью, анализируя электромагнитные сигналы, приходящие из космоса, однако в конечном счете пришли к проблеме: два лучших метода измерения постоянной Хаббла давали разные ее значения. Начиная с 2015 г., ученые используют для измерения постоянной Хаббла гравитационные волны – «рябь» пространства-времени, движущуюся со скоростью света.

В результате столкновения между нейтронными звездами выделяется энергия в форме как электромагнитного, так и гравитационно-волнового излучений. В то время как гравитационные волны позволяют измерить расстояние до источника, электромагнитное излучение позволяет оценить скорость его удаления от нас. В результате появляется возможность измерить постоянную Хаббла.

Однако практическое применение этого метода сталкивается с трудностями, которые до настоящего времени не позволяли повысить точность определения выше 16 процентов. Так, одна из трудностей состоит в невозможности отличить относительно близкие к нам системы из двух нейтронных звезд, наблюдаемые «сверху», от более далеких систем, наблюдаемых «сбоку». Однако в новой работе команда под руководством профессора Хуана Кальдерона Бустильо (Juan Calderón Bustillo) из научного центра OzGrav смогла преодолеть эту трудность, адаптировав для различения двух этих типов систем метод, основанный на наблюдениях высших мод излучения. В результате удалось сократить ошибку определения постоянной Хаббла до 2 процентов, отмечают авторы.

Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal Letters.


(Добавил: Hot Temp)

комментарии
1
ostman53 · 06-05-2021

"В результате удалось сократить ошибку определения постоянной Хаббла до 2 процентов".
Если удалось, то доложите нам значение этой самой постоянной. Очередной крайне сомнительный метод, который никого не убедит, кроме авторов данной работы.

2
Teddy84 · 06-05-2021

Это ошибка метода, а не ошибка конкретного измерения. Поэтому будем ждать результаты по этому третьему методу. Это будет арбитром, какой из предыдущих двух методов точнее.
Но, вроде бы, был уже предложен третий метод? Или это он и есть?

3
Bechmet103 · 06-05-2021

Кино и немцы, гипотиза только и всего

4
Leonid3182 · 06-05-2021

Это он и есть, разве что четвёртый по гравитационному линзированию с разными путями и временем для света, но там слишком малые приращения скорости, чтобы иметь какую-либо точность :-)

5
JamesWebb84 · 06-05-2021

А может кто на пальцах объяснить, что такое мода излучения? А то это суть принципа измерения, а мне не понятно. Там лютая математика, уравнения Максвела-Лоренца, а мне такое сложно.

6
itatel109 · 06-05-2021

Прямо на Нобелевскую премию заявка

7
Leonid3182 · 06-05-2021

".. much weaker components of the gravitational-wave signals emitted by neutron-star mergers, known as higher modes.."
(гораздо более слабые компоненты гравитационно-волновых сигналов, излучаемых слиянием нейтронных звезд, известные как высшие моды)
Скорее всего речь идёт о гармониках сигнала, т. е частот в 2, 3, … 10 .. кратных основной частоте сигнала. На графиках эти частоты видны как искажения синусоидальной формы основного сигнала.
В музыке понятие "mode" применяется именно в этом смысле.
На русском и техническом более принято обозначение "гармоника" (harmonic).
Может авторы вкладывают в термин иной смысл, принятый в среде астрофизиков. Не буду приводить примеры на русском, так как большинство этих примеров выходят за рамки цензурных :-))

8
Teddy84 · 06-05-2021

Скорее на закрытие Нобелевской премии Рисса. А вместе с ней и темной энергии, которой уже насовали во Вселенную аж 70 процентов.

9
JamesWebb84 · 06-05-2021

Leonid3, а, ну что такое гармоника это понятно. Не понятно только откуда она берётся при вращении двух звёзд, там вроде бы как чистая синусоида должна быть. Ну может и берётся. Всё равно не понятно, что они дают.
А я когда разобраться пытался, нашёл какую-то "моду" в оптике.
В Вики написано: "Мо́да — это стабильное состояние электромагнитного поля внутри световода или оптического резонатора. Представляет собой одно из решений уравнений Максвелла для определённой, заданной условиями структуры." И ещё где-то Лоренца упоминали. Правда мне и уравнения Максвелла хватило, чтобы понять, что дальше можно не читать))

10
Leonid3182 · 06-05-2021

JamesWebb, так как период вращения непрерывно уменьшается, а амплитуда гравитационных волн так же непрерывно растёт, то колебания не равны "чистой" синусоиде и обязательно имеют гармоники.
Вот положил на Яндекс-диск картинку слияния нейтронных звёзд (три одинаковых графика, на мои пометки не обращайте внимания)
yadi.sk/i/lq5ryI0PQEP5BQ

11
Nablydatel133 · 07-05-2021

Сделаем непостоянное, постоянным!
Не постоянная Хаббла, постоянная!

12
itatel109 · 07-05-2021

Интересно, почему трудно отличить позиции сверху и сбоку? Да и высшии «моды» могут иметь малую и непредсказуемую интенсивность

13
Teddy84 · 07-05-2021

Гравитационные волны это не то же, что электромагнитные. Они квадрупольные. Проще говоря, они сферически несимметричные. Они имеют осевую симметрию (совпадающую с осью вращения двух тел-источников). Поэтому по оси и поперек эта волна различается.

14
Teddy84 · 07-05-2021

Чистая синусоида такая же мура как бесконечность и абсолютный ноль. А все потому, что чистая синусоида бесконечна.
Если взять кусок синусоиды и разложить в ряд Фурье по синусоидальным гармоникам, то получим спектр по разным частотам..

15
itatel109 · 07-05-2021

Teddy: в ряд Фурье простую синусоиду не разложить физически иначе звуковые усилители нельзя было бы принципиально сделать без искажений сигнала

16
Leonid3182 · 07-05-2021

Teddy, уточню чуть:
Любая периодическая функция на своём периоде раскладывается в бесконечный "гармонический" ряд КОНЕЧНЫХ значений амплитуд и фаз гармонических колебаний. Для "чистой" синусоиды этот ряд представлен ЕДИНСТВЕННЫМ слагаемым, т. е. у "чистой" синусоиды НЕТ гармоник.

17
Bechmet103 · 07-05-2021

Ага соглосно геометрии мы больше половины невидим а фантазия зачем Вперед!

18
itatel109 · 07-05-2021

Leonid3: на каком же принципе тогда работает синтезатор частоты?

19
Leonid3182 · 07-05-2021

itatel, а какая связь между "синтезатором частот" и существованием "чистой" синусоиды ?

20
JamesWebb84 · 07-05-2021

к.14 Teddy один период чистой синусоиды в каком месте бесконечный?

21
JamesWebb84 · 07-05-2021

к.10 Leonid3, как изменение частоты и аплитуды влияет на образование гармоник? Вот горы на нейтронных звёздах точно дадут гармоники, а частота и амплитуда нет.

22
JamesWebb84 · 07-05-2021

Teddy, до меня дошло, что Вы имели ввиду (и вероятно Leonid3 тоже). Видимо вы понимаете "чистую синусоиду" как синусоиду постоянно частоты и амплитуды. И в реальном мире такое действительно будет равно бесконечности. Но "чистая" подразумевает отсутствие гармоник и модуляции на неё чего-либо другого.

23
Teddy84 · 07-05-2021

Если чистую синусоиду ограничить в области определения, то при гармоническом анализе повылезают гармоники. Поэтому чистая синусоида - это абстракция, которая не существует в природе.

24
itatel109 · 07-05-2021

Leonid3: связь в том, что тот же sin x можно представить в виде ряда Фурье

25
Teddy84 · 07-05-2021

"звуковые усилители нельзя было бы принципиально сделать без искажений сигнала"
Все реальные усилители искажают сигнал по множеству причин.
И в радиотехнике можно оперировать только технически чистыми сигналами. Ну, это как технически чистый спирт :)

26
Teddy84 · 07-05-2021

Нет, не sin(x), а
{f = 0, x<x1;
f = sin(x), x1<x<x2;
f = 0, x>x2}

27
Teddy84 · 07-05-2021

Если не нравится кусочно определенная функция для интегрирования, то можно синусоиду помножить на 1/((x/x1)^(2N) +1) при достаточно большом N. Функция будет синусоидой на интервале { -x1; x1} нулем за пределами. Тогда можно интегрировать аналитически.

28
Leonid3182 · 07-05-2021

".. дадут гармоники, а частота и амплитуда нет .." (с)JamesWebb
Опять "Фома не верующий" :-(
А какие доказательства вас устроят, графики нарисовать, программу сделать, так опять скажете -- и нарисовать, и в программу запихнуть можно что угодно.
Хотите я выложу учебник по алгебре, изучите и самостоятельно убедитесь, что изменение частоты и (или) амплитуды колебаний на измеряемом интервале приводят к появлению гармоник.

29
Teddy84 · 08-05-2021

А что из этого долгого построения следует?
То, что в природе царят нелинейные уравнения. И частицы это не гармоничные колебания в волновой природе, а нелинейные солитоны.
То есть упакованные в пакет самоподдерживающиеся волны.
Недавно на МКС (чтобы гравитация не мешала) создали солитон в конденсате Бозе-Эйнштейна. КБЭ - это атом, расползшийся до масштабов пробирки. Точнее смешавшаяся группа атомов.
В интересное время живем.

30
Teddy84 · 08-05-2021

Что-то вроде этого:

31
itatel109 · 08-05-2021

Teddy: Не нелинейные Уравнения, а нелинейные процессы

32
Teddy84 · 08-05-2021

Или так:

33
Teddy84 · 08-05-2021

itatel, Верно, в природе процессы. Я хотел сказать, что использовать надо нелинейные уравнения для их описания. А нас все кормили линейными с разложением по малому параметру. Аддитивность, которая есть линейность и, соответственно разложения в бесконечный набор синусоид ряда Фурье.

34
Teddy84 · 08-05-2021

Вот ещё как могут представляться квантовые частицы.

35
viktorchibis84 · 08-05-2021

Палата № 6.

36
viktorchibis84 · 08-05-2021

Всё, что существует в природе, можно описать математически.
Но не всё, что можно описать математически, существует в природе.

37
Teddy84 · 08-05-2021

А вот то, что не описывается математически не существует в природе.

38
viktorchibis84 · 09-05-2021

В природе всё образуется само-собой, а математическое описание делают люди.
Такое бывает, что тяму не хватает.

39
Teddy84 · 09-05-2021

И физические теории образуются сами собой?

40
viktorchibis84 · 09-05-2021

Новые физические теории это как правило озарение.

написать комментарий наверх
Для добавления комментария необходимо зарегистрироваться, а затем войти на сайт используя свой логин и пароль.

Если Вы уже зарегистрировались, но забыли пароль - воспользуйтесь нашим разделом восстановления пароля.

© 2002-2024. Все права защищены. AstroNews.ru | Перепечатка любых материалов сайта без разрешения редакции запрещена!