重力波が観測されたのはごく最近であり、今や天文学者はすでにそれらを使用する方法を考えています:宇宙の膨張率を正確に測定するような

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中性子星は死ぬと時空の波で叫び、天文学者たちは重力の苦しみを使って宇宙の歴史をたどる計画を概説しています。彼らの痛みを私たちの宇宙論的利益に変える方法を探るときに参加してください。

宇宙学者は標準に取りつかれています。この強迫観念の理由は、私たちの宇宙の極端な距離を測定しようとする骨の折れる試みにあります。ランダムな星や銀河を見てください。どれくらい離れていますか?隣の星や銀河よりも近いですか、遠いですか?片方がもう片方より明るい、または暗い場合はどうなりますか?

宇宙に標準的なもの、つまり既知のプロパティを持つオブジェクトが点在していない限り、これはかなり絶望的な状況です。 100ワットの電球やメーターの棒が宇宙に散らばっている場合を想像してみてください。これらの電球やメータースティックが表示された場合は、 どうやって彼らは私たちが何を求めているのか、地球上で私たちに向かって知っている 彼らは間近で個人的なように見えます。宇宙に電球があり、それが標準の100ワット電球と同じ明るさであることがわかっている場合は、三角法を使用して電球までの距離をノックアウトすることができます。スティックについても同様です。ランダムなスティックが浮かんでいて、長さがちょうど1メートルであることがわかっている場合は、視野内でその長さを比較して、その距離を計算できます。

もちろん、電球やメータースティックは、暗くて小さいため、宇宙探査機の粗悪さを増します。真面目な仕事には、明るいもの、大きなもの、そして共通のものが必要です。そして、宇宙にはこれらの標準の貴重なものがいくつかあります。タイプ1a超新星は「標準のろうそく」として機能し、バリオン音響振動(初期宇宙から残った銀河の分布に焼き付けられた残骸、および別の記事の主題)は、 「標準定規」。

しかし、私たちが現在見ている宇宙論の難問から抜け出すには、ろうそくや棒以上のものが必要になります。

私たちは拡大する宇宙に住んでいます。毎日、銀河はお互いから遠ざかっています(平均して、「小規模な」衝突とグループ化が依然として存在する可能性があります)。そして、私たちの宇宙の膨張率は、過去138億年の宇宙の歴史の中で変化しました。宇宙は、放射、星、ガス、ニュートリノのような奇妙なもの、暗黒物質のような奇妙なもの、そして暗黒のエネルギーのような奇妙なものなど、さまざまな特性の束でできています。これらの各コンポーネントがオン、オフ、支配し始める、または支配しなくなると、宇宙の膨張率が変わります。

古き良き時代にさかのぼって、物質は宇宙のボスでした。したがって、宇宙が拡大するにつれ、その拡大はすべての重要なものの一定の重力引っ張りから減速しました。しかしその後、問題は広まりすぎ、薄すぎ、そして宇宙を制御するには弱すぎた。

約50億年前、暗黒エネルギーが支配し、宇宙の膨張のわずかな減速を逆転させ、花びらを金属に押し、宇宙の膨張を継続するだけでなく加速させました。ダークエネルギーは、それが何であれ、今日まで宇宙の邪悪な支配を続けています。

宇宙の膨張率を測定することは非常に重要ですたった今 –膨張率は宇宙の内容に関連付けられているため、今日の膨張率を測定すると、主要な宇宙論的プレーヤーが誰であるか、およびそれらの相対的な重要性がわかります。ハッブル定数として知られている今日の膨張率は、棒やろうそくのように、さまざまな方法で測定できます。

そしてここには驚くべき緊張があります。超新星のようなものを使用して近くの宇宙からのハッブル定数の測定は、1つの特定の値を与えます。しかし、宇宙マイクロ波背景を使用した初期宇宙の測定も、今日のハッブル定数に制約をもたらし、これらの測定は互いに完全には一致しません。

厄介な問題:同じ数を測定する2つの独立した方法は、異なる結果をもたらします。これは、まったく新しい物理学の兆候であるか、理解が不十分な観測結果である可能性があります。しかし、いずれにせよ、宇宙論者の中にはこの状況を挑戦と見なす人もいれば、それを機会と見なす人もいます。私たちに必要なのは、より多くの測定、特に既存の測定から完全に独立している測定です。標準の定規と標準のキャンドルがあるので、標準のサイレンはどうでしょう。

もちろん。

2つの中性子星の衝突の最後の瞬間から発破される不協和音の重力波は、ジューシーな宇宙論情報を運びます。私たちは彼らの物理学を非常によく理解しているので、重力波の超精密構造を研究して、衝突時に叫んでいた音の大きさ(重力ではなく、音ではなく)を知ることができます。 。次に、それを地球上での音の大きさと比較できます。つまり、距離です。

この手法では、観測された中性子星の1つだけの合体から、ハッブル定数の(比較的粗い)測定値がすでに得られています。

しかし、それは私たちが聞く最後の中性子星の死の悲鳴であってはなりません。今後数年間で、さらに何十ものキャッチが期待されます(希望ですか?)。また、衝突が発生するたびに、激しいイベントまでの信頼できる距離を特定し、中性子星の破滅以来の宇宙の膨張履歴を測定し、ハッブルの定数の価値を明らかにするための完全に異なる経路を提供できます。

シカゴ大学の宇宙学者は、標準的なサイレンの技術が5年以内に既存の方法に匹敵する測定を提供するであろうと予測しました。しかし、21世紀の大きな宇宙論争については、疑問が残ります。標準的なサイレンが決定要因になるのか、それとも謎を深めるだけなのか。

続きを読む:「5年以内の標準サイレンからのハッブル定数測定2%」

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