Sanatçının “kilonova” olayı olarak bilinen iki nötron yıldızının çarpışmasına dair izlenimi. Kredi bilgileri: Elizabeth Wheatley (STScI)
Astrofizikçiler, devam eden “Hubble Gerginliğini” çözmeyi amaçlayan, Evrenin genişleme hızının ölçülmesindeki tutarsızlıkları gidermek için yeni bir yöntem olarak çarpışan nötron yıldızlarını (kilonovalar) gözlemlemeyi öneriyorlar.
Astrofizik camiasındaki bazılarına göre, son yıllarda “Kozmolojide Kriz” gibi bir şey yaşanıyor. Gökbilimcilerin hepsi Evrenin genişleme halinde olduğunun farkında olmasına rağmen, onun hızını (diğer adıyla Hubble Sabiti) ölçerken bazı tutarsızlıklar olmuştur. Bu sorun aşağıdakilerden kaynaklanmaktadır: Kozmik Mesafe MerdiveniGökbilimcilerin daha uzun ölçeklerde göreceli mesafeleri ölçmek için farklı yöntemler kullandıkları yer. Buna paralaks ölçümleri, yakındaki değişken yıldızlar ve süpernovalar (“standart mumlar”) kullanılarak yerel mesafe tahminleri yapılması da dahildir.
Ayrıca kırmızıya kayma ölçümleri de yaparlar. Kozmik Mikrodalga Arka Planı (CMB), Büyük patlamaKozmolojik mesafeleri belirlemek için. Bu iki yöntem arasındaki farka “Hubble Gerginliği”ve gökbilimciler bunu çözmek için sabırsızlanıyorlar.
Hubble Sabitini Ölçmeye Yeni Bir Yaklaşım
Yakın zamanda yapılan bir çalışmada, Niels Bohr Enstitüsü’nden uluslararası bir astrofizikçi ekibi, kozmik genişlemeyi ölçmek için yeni bir yöntem önerdi. Gökbilimcilerin çarpışan nötron yıldızlarını (kilonovaları) gözlemleyerek gerilimi azaltabileceklerini ve Hubble Sabiti’nin tutarlı ölçümlerini elde edebileceklerini iddia ediyorlar.
Araştırma, astrofizikçiler tarafından yürütüldü. Kozmik Şafak Merkezi (ŞAFAK) ve Niels Bohr Enstitüsü Kopenhag Üniversitesi’nde. Onlara Tel Aviv Üniversitesi’nden araştırmacılar da katıldı. Cahill Astrofizik Merkezi (Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü), GSI Helmholtz Ağır İyon Araştırma Merkezi, Astrofizik Büyük Patlama Laboratuvarı, FUAR için Helmholtz Araştırma Akademisi Hessenve KARANLIK Niels Bohr Enstitüsü’ndeki araştırma grubu. Araştırmalarını anlatan makale yakın zamanda dergide yayınlandı Astronomi ve Astrofizik.
Galaksiler uzayda oldukça hareketsiz duruyor, ancak uzayın kendisi genişliyor. Bu da galaksilerin giderek artan bir hızla birbirlerinden uzaklaşmasına neden oluyor. Ancak tam olarak ne kadar hızlı olduğu biraz gizemli. Kredi: ESO/L. Calçada. Galaksiler uzayda oldukça hareketsiz duruyor, ancak uzayın kendisi genişliyor. Bu da galaksilerin giderek artan bir hızla birbirlerinden uzaklaşmasına neden oluyor. Ancak tam olarak ne kadar hızlı olduğu biraz gizemli. Kredi: ESO/L. Calçada
Evrenin Genişlemesinin Tarihsel Bağlamı
Evrenin genişlemesi, Edwin Hubble sayesinde gökbilimcilerin yüzyılı aşkın bir süredir bildiği bir şey. Galaksileri gözlemleyerek ve ışık eğrilerini kırmızıya kayma açısından ölçerek, bir galaksinin ne kadar uzaksa, galaksiden o kadar hızlı uzaklaştığını gösterdi. Samanyolu. Bu, birçok kişinin şüphelendiği şeyi doğruladı Einstein’ın Genel Görelilik TeorisiBu, evrenin ya genişleme ya da geri çekilme durumunda olduğunu öngördü. Bilim insanları, diğer galaksilerin bizim galaksimizden uzaklaşma hızlarını ölçerek Hubble Sabitini ölçmeye çalıştılar.
Bu genişleme oranı “mesafe başına hız” olarak ölçülür ve modern tahminler bunun milyon ışık yılı başına 20 km/s’nin () biraz üzerinde olduğunu gösterir. Bu, 100 milyon ışık yılı uzakta bulunan bir galaksinin bizden 2.000 km/s (1.242 m/s) hızla uzaklaştığı, 200 milyon ışıkyılı uzaklıktaki başka bir galaksinin ise 4.000 km/s (2.485 m/s) hızla uzaklaştığı anlamına geliyor. Bununla birlikte, galaksilerin mesafelerini ve hızlarını ölçmek için süpernova kullanmak 22,7 ± 0,4 km/s verirken, CMB’yi analiz etmek 20,7 ± 0,2 km/s verir. Bu kulağa pek fazla gelmeyebilir, ancak aradaki fark aynı zamanda Evren’in yaşı için de sırasıyla -12,8 milyar yıla karşılık 13,8 milyar yıl arasında önemli ölçüde farklı tahminler ortaya çıkarıyor.
Gelişen Çözümler ve Yeni Araştırmalar
20. yüzyılın başlarında belirsizlikler beklenirken, ölçüm tekniklerindeki gelişmeler uzun bir yol kat etti ve ölçümler arasındaki farklılıklar azaldı. Sonuç olarak gökbilimciler ve kozmologlar artık iki değerin her ikisinin de doğru olamayacağını güvenle söyleyebilecek bir noktadalar. Bu, birçok bilim insanının, sistematik önyargının sonuçlardan birini etkileyip etkilemediğini veya erken Evrendeki (bir la erken Karanlık Enerji) özel fiziğin söz konusu olup olmadığını merak etmesine yol açtı.
Ekip, makalelerinde mesafeleri ölçmek için yeni bir yöntem önerdi ve böylece devam eden anlaşmazlığın çözümüne yardımcı oldu. Araştırma, Ph.D. Albert Sneppen tarafından yürütüldü. Niels Bohr Enstitüsü Kozmik Şafak Merkezi’nde astrofizik öğrencisi. Geçenlerde açıkladığı gibi:
“Kendileri süpernovanın kalıntıları olan iki ultra kompakt nötron yıldızı birbirinin yörüngesinde dönüp sonunda birleştiğinde, yeni bir patlamayla patlarlar; sözde kilonova. Yakın zamanda bu patlamanın ne kadar dikkat çekici derecede simetrik olduğunu gösterdik ve bu simetrinin sadece güzel değil, aynı zamanda inanılmaz derecede faydalı olduğu ortaya çıktı.”
Daha önce yapılan bir çalışmada (“AT2017gfo/GW170817 kilonovasında küresel simetri“), Sneppen ve meslektaşlarının çoğu bu son çalışmada “uzayda mükemmel bir patlamanın” keşfini bildirdiler. Bu, kilonova hakkındaki önceki varsayımlarla çelişiyordu ve çarpışmanın mükemmel küresel bir patlama ürettiğini gösteriyordu. O zamanlar bildirdikleri gibi, bu keşif temel fiziğe ışık tutabilir ve Evrenin yaşını ölçmenin yeni bir yolunu sağlayabilir. Eylül ayında yayınlanan başka bir çalışmada (“Kilonova’nın Kara Cisim Spektrumu Üzerine“), Sneppen, karmaşıklıklarına rağmen kilonovaların tek bir sıcaklıkla tanımlanabileceğini gösterdi.
Sol yarıküre, Tycho Brahe tarafından 1572’de keşfedilen süpernovanın genişleyen kalıntısını gösteriyor; burada X ışınlarıyla gözlemleniyor. Katkıda bulunanlar: NASA/CXC/Rutgers/J.Warren ve J.Hughes ve diğerleri. Sağda, mikrodalgalarda gözlemlenen, gökyüzünün yarısından gelen kozmik arka plan radyasyonunun bir haritası bulunmaktadır. Katkıda bulunanlar: NASA/WMAP Bilim Ekibi
Kilonovaların bu basit yönü, görünürdeki simetriyle birleştiğinde, Sneppen’in bir olay nedeniyle tam olarak ne kadar ışık açığa çıkacağını çıkarmasına olanak sağladı. Bu parlaklığı Dünya’ya ulaşan ışık miktarıyla karşılaştıran gökbilimciler kilonovaya olan mesafeyi ölçebilir ve böylece kilonova içeren galaksilere olan mesafeyi hesaplamak için yeni ve bağımsız bir yöntem ortaya çıkabilir. Kozmik Şafak Merkezi’nde doçent ve çalışmanın ortak yazarı Darach Watson’ın açıkladığı gibi:
“Şimdiye kadar galaksilerin uzaklığını ölçmek için kullanılan süpernovalar her zaman aynı miktarda ışık yaymıyor. Dahası, bizden önce mesafeyi Sefeid adı verilen başka bir yıldız türü kullanarak kalibre etmemizi istiyorlar; bu yıldızların da kalibre edilmesi gerekiyor. Kilonova ile ölçümlerde belirsizlik yaratan bu komplikasyonları aşabiliriz.”
Ekip, yeni yöntemin potansiyelini göstermek için bunu gökbilimciler tarafından 2017 yılında gözlemlenen bir kilonovaya uyguladı. Sonuçta ortaya çıkan Hubble Sabiti hesaplaması, CMB yöntemiyle elde edilen değere daha yakın ancak bu yöntemin Hubble Gerginliğini çözüp çözemeyeceği henüz bilinmiyor. görülen. Sneppen, “Şu ana kadar yalnızca bir vaka çalışmasına sahibiz ve sağlam bir sonuç elde edebilmemiz için daha fazla örneğe ihtiyacımız var” dedi. “Fakat bizim yöntemimiz en azından bilinen bazı belirsizlik kaynaklarını atlıyor ve çok temiz ders çalışılacak sistem. Kalibrasyon ya da düzeltme faktörü gerektirmez.”
Bu araştırma hakkında daha fazla bilgi için bkz. Nötron Yıldızı Çarpışmaları Evrenin Genişlemesini Aydınlatıyor.
Orijinal olarak yayınlanan bir makaleden uyarlanmıştır. Bugün Evren.