Американські астрофізики поставили під сумнів класичні оцінки швидкості розширення Всесвіту

Дослідники з Університету Іллінойсу в Урбана-Шампейн та Чиказького університету запропонували новий метод вимірювання сталої Габбла за допомогою гравітаційних хвиль. Його суть полягає у використанні «фонового гулу» від численних злиттів чорних дір, які надто слабкі для окремого виявлення, але разом формують статистично значущий сигнал. Такий підхід може допомогти уточнити швидкість розширення Всесвіту та розв’язати проблему «напруги Габбла» — розбіжності між оцінками за раннім і пізнім космосом.

Зазвичай сталу Габбла визначають за електромагнітними спостереженнями, наприклад, надновими або за гравітаційними хвилями від окремих злиттів компактних об’єктів. Проте стандартний «сиренний» метод вимагає світлового сигналу чи ідентифікації галактики-хазяїна. Нова стратегія обходить цю проблему, аналізуючи сумарний фон від багатьох далеких зіткнень, які разом створюють гравітаційно-хвильове тло.

Схема розширення Всесвіту від Великого вибуху (починаючи з лівого боку) до наших днів. Джерело: Центр космічних польотів імені Годдарда NASA

Логіка методу полягає в тому, що менша стала Габбла означала б менший об’єм спостережуваного Всесвіту, а отже — більшу щільність злиттів чорних дір і сильніший гравітаційно-хвильовий фон. Якщо такого сигналу не спостерігають, це дозволяє відсікати сценарії надто повільного розширення. Сам підхід отримав назву sto­chas­tic siren method.

На основі даних колаборації LIGO–Virgo–KAGRA дослідники показали, що навіть без прямого виявлення фону можна накладати обмеження на крайні варіанти розширення. Поєднання цього методу з вимірюваннями від окремих злиттів дає точнішу оцінку сталої Габбла. Статтю з результатами прийнято до публікації в журналі Phys­i­cal Review Let­ters у випуску від 11 березня.

Автори підкреслюють, що незалежне вимірювання сталої Габбла є ключовим для розв’язання багаторічної наукової суперечки. Новий метод вони називають інструментом, який відкриває додаткові можливості для дослідження віку та складу Всесвіту через аналіз фонового сигналу від злиттів чорних дір.