Гравитационные волны покажут, как устроена тёмная материя экспресс
Слияние двух нейтронных звёзд — это как удар гонга: по Вселенной расходится дрожь пространства, гравитационная волна. Детекторы на Земле ловят эту дрожь и по её силе вычисляют расстояние до источника. Но волна летит не в пустоте: по дороге её слегка искривляют гравитационные поля скоплений галактик. Это похоже на то, как свет уличного фонаря дрожит, проходя сквозь мокрое стекло. Астрономы называют такое искажение слабым линзированием.
Обычно это искажение мешает точным измерениям расстояний. Но авторы новой работы предлагают не отбрасывать его, а использовать как инструмент. Если поймать сотни сигналов от слияний нейтронных звёзд, то по крошечным искажениям каждого сигнала можно вычислить, насколько неравномерно распределена материя во Вселенной. Эта неравномерность описывается числом сигма-8: чем оно больше, тем сильнее материя сбита в комки — галактики, скопления, нити.
Будущий детектор Einstein Telescope сможет измерить сигма-8 с точностью 10%, если зарегистрирует 300 слияний нейтронных звёзд с электромагнитными вспышками. Космический детектор LISA, который будет ловить волны от сверхмассивных чёрных дыр, даст точность 30% всего по 12 событиям. Это позволит проверить, как тёмная материя влияет на рост структур, и сравнить с тем, что мы видим по обычному свету галактик.
Так дрожь от далёких катастроф становится линейкой для измерения невидимой части Вселенной.
Оригинальная аннотация
как её написали авторы, на английском arXiv:2601.06023
Gravitational wave events with electromagnetic counterparts provide direct measurements of the Hubble diagram. We demonstrate that incorporating weak lensing into bright standard siren analyses allows measurements of cosmological parameters that do not influence the mean luminosity distance-redshift relation but do impact the cosmic structures. In particular, we examine the prospects for measuring the standard deviation of matter perturbations $$\sigma_8$$, in addition to the Hubble constant and the matter abundance. We find that a $$10\%$$ measurement of $$\sigma_8$$ would be feasible with ET, provided a population of $$300$$ neutron star binaries with electromagnetic counterparts is observed. With LISA, the measurement of $$\sigma_8$$ would have $$30\%$$ accuracy, assuming a population of $$12$$ massive black hole binaries with electromagnetic counterparts is observed.
Гравитационная волна от слияния нейтронных звёзд за секунду переносит больше энергии, чем все звёзды видимой Вселенной излучают за то же время.
В фильме «Интерстеллар» герои используют гравитационные аномалии, чтобы передавать сообщения сквозь время — в реальности же слабые искажения гравитационных волн помогают нам измерять устройство космоса.