Успех гравитационно-волновой астрономии Наука и жизнь

Впервые в истории удалось определить постоянную Хаббла по гравитационным волнам от сталкивающихся нейтронных звезд.

17 августа 2017 года детекторы Advanced LIGO (США) и Virgo (Франция, Италия) зарегистрировали гравитационную волну, получившую обозначение GW170817. Сигнал был интерпретирован как результат слияния двух нейтронных звезд. Благодаря тому, что менее чем через две секунды после этого космические обсерватории «Интеграл» (ЕКА) и «Ферми» (НАСА) зафиксировали гамма-вспышку, астрономам удалось быстро обнаружить источник гравитационной волны – так называемую килоновую и организовать его массовое наблюдение различными инструментами. Это стало большим успехом новорожденной гравитационно-волновой астрономии и дало массу интереснейшей научной информации, породив целую серию статей с предварительными результатами исследований. В дальнейшем астрономы будут еще долго анализировать полученные данные, и нас ждет немало интересных открытий.

Среди опубликованных работ выделим статью, в которой первые в истории астрономы определили постоянную Хаббла с помощью одновременного наблюдения гравитационных волн и электромагнитного излучения от этих сталкивающихся нейтронных звезд. Среди ее авторов коллектив (коллаборация) астрономов российской глобальной сети роботов-телескопов МАСТЕР (МГУ), ставший одним из первооткрывателей килоновой. Статья опубликована в журнале Nature.

Постоянная Хаббла Н – коэффициент пропорциональности между расстоянием d до удаленной галактики или квазара и скоростью v его удаления от нас v = Hd. Она представляет большой интерес для космологии, поскольку характеризует среднюю скорость расширения Вселенной, ее масштаб и возраст. Поэтому постоянную Хаббла регулярно уточняют различными методами. Последнее такое уточнение, опубликованное в 2016 году, дало оценку в 73,2 километров в секунду на мегапарсек. Это означает, что две галактики, разделённые расстоянием в 1 Мпк, в среднем разлетаются со скоростью 72 км/с. Однако разные методы дают несколько различающиеся значения Н, и наличие еще одного независимого способа ее определения представляет большой интерес.

Дело в том, что гравитационно-волновой сигнал от сливающихся объектов позволяет определить расстояние до места, где это происходит,  и обойтись без других методов определения расстояний. Это возможно благодаря тому, что амплитуда гравитационной волны в любой момент времени определяется массой сталкивающихся звезд и расстоянием до ее источника. А частота гравитационной волны – это удвоенная частота орбитального вращения, которая определяется массами звезд и расстояниями между ними. Из этих двух условий можно найти и удаление звезд от Земли и их массы.

Если же, как в данном случае, астрономам удается установить источник гравитационной волны и определить в какой галактике происходит слияние звезд, то могут измерить красное смещение и найти скорость удаления этой галактики. Затем, используя закон Хаббла, можно точно определить постоянную Хаббла. Стоит отметить, что идея подобного измерения постоянной Хаббла появилась еще в 1986 году, однако реализовать ее удалось только через 30 лет.

Разумеется, это самое первое измерение новым методом, и пока оно не очень точно. Полученная оценка значения постоянной Хаббла — около 70 километров в секунду на мегапарсек, что согласуется с предыдущими измерениями. По мере регистрации новых событий слияния звезд, в руках у астрономов появится один из самых точных способов определения постоянной Хаббла – одной из главных характеристик нашего мира.

По материалам ГАИШ МГУ


Обеспечим библиотеки России научными изданиями!

Источник