Столкновения чёрных дыр подскажут, как быстро расширяется Вселенная ✛

‹›

Предсказанные Альбертом Эйнштейном гравитационные волны — это рябь пространства, которая возникает при столкновении чёрных дыр. Детекторы на Земле улавливают эти сигналы и определяют расстояние до космической аварии. Но чтобы вычислить скорость расширения Вселенной, нужна ещё одна зацепка — как быстро удаляется источник. Почти век назад Эдвин Хаббл и Жорж Леметр обнаружили, что галактики разбегаются, и чем дальше они, тем выше их скорость. Это движение измеряют по покраснению света — в расширяющемся пространстве световые волны растягиваются, теряя энергию. Проблема в том, что большинство слияний чёрных дыр невидимы для телескопов. Такие источники называют тёмными сиренами: звук есть, а огонька не видно.

Чтобы всё же поймать скорость убегания, учёные ищут галактики, попавшие в ту же область неба, откуда пришла волна. Все эти звёздные города — подозреваемые. С помощью спектроскопии (разложения света на цвета) у каждой измеряют красное смещение. А затем метод байесовской статистики (он учитывает все имеющиеся данные и пересчитывает вероятности) находит самое правдоподобное значение скорости расширения. Неопределённость превращается в точность.

Новое численное моделирование показало: хватит десяти тёмных сирен, у которых хорошо известно место на небе. Дальше — всего одна ночь на мощном обзорном телескопе (таком, как DESI). Он измерит спектры сотен галактик-кандидатов в нужном квадратике неба. После математической обработки точность составит около одного процента. Четыре часа наблюдательного времени — и десятилетний спор разрешён.

Такая точность не только закрывает разрыв между измерениями реликтового излучения и сверхновых. Она ещё позволяет проверить, не меняется ли закон тяготения на огромных расстояниях и как ведёт себя загадочная тёмная энергия. Будущие детекторы гравитационных волн сделают тысячи таких замеров, и космический океан станет прозрачным для науки.