طور باحثون من جامعة إلينوي أوربانا-شامبين وجامعة شيكاغو نهجًا جديدًا لحساب ثابت هابل باستخدام الموجات الثقالية الناتجة عن تصادم الثقوب السوداء. هذه التقنية، المعروفة باسم طريقة السيرين العشوائي، تحلل همهمة الخلفية من الاندماجات الخافتة للحل المحتمل لتوتر هابل. النتائج، التي تم قبولها للنشر في Physical Review Letters، تقدم دقة محسنة باستخدام البيانات الحالية.
يجادل علماء الفلك في معدل تمدد الكون منذ عقود، معتمدين على ثابت هابل لقياسه. تتعارض قياسات الملاحظات من الكون المبكر مع تلك من الأحداث الكونية الأحدث، مما يخلق توتر هابل، وهو لغز رئيسي في علم الكونيات. قدم فريق بقيادة طالب الدراسات العليا في الفيزياء من إلينوي برايس كوزنز طريقة السيرين العشوائي، التي تدرس خلفية الموجات الثقالية الناتجة عن اندماجات لا حصر لها لثقوب سوداء غير مكتشفة. هذه التموجات في الزمكان، التي اكتشفتها مشروع تعاون LIGO-Virgo-KAGRA، تشكل همهمة كونية خافتة تكشف عن معدلات التصادم عبر الكون. بربط هذه المعدلات بالحجم القابل للملاحظة، يستنتج الطريقة سرعة التمدد: ثابت هابل أقل يضغط الأحداث في مساحة أصغر، مما يعزز إشارة الخلفية. باستخدام بيانات LIGO-Virgo-KAGRA الحالية، استبعد الباحثون معدلات تمدد بطيئة جدًا دون كشف الخلفية مباشرة. دمج ذلك مع بيانات الاندماجات الفردية أعطى تقديرًا أدق لثابت هابل، متوافقًا مع نطاق التوتر المتنازع عليه. مع تحسن الكاشفات، يعد النهج بنتائج أكثر حدة؛ يتوقع العلماء كشف الخلفية في حوالي ست سنوات. قال نيكولاس يونيس، أستاذ فيزياء إلينوي ومدير مؤسس لمركز إلينوي للدراسات المتقدمة للكون: «هذه النتيجة مهمة جدًا، من المهم الحصول على قياس مستقل لثابت هابل لحل توتر هابل الحالي. طريقتنا هي طريقة مبتكرة لتعزيز دقة استنتاجات ثابت هابل باستخدام الموجات الثقالية.» أضاف دانيال هولز، أستاذ فيزياء وعلم فلك في جامعة شيكاغو: «ليس كل يوم تأتي بأداة كونية جديدة كليًا. نظهر أنه باستخدام همهمة خلفية الموجات الثقالية من اندماج الثقوب السوداء في مجرات بعيدة، يمكننا معرفة عمر وتركيب الكون. هذا اتجاه مثير وجديد تمامًا، ونتطلع لتطبيق طرقنا على مجموعات بيانات مستقبلية للمساعدة في تقييد ثابت هابل وكميات كونية رئيسية أخرى.» شمل الدراسة شركاء مثل كريستن شوemaker، كا-واي أدريان تشونغ من إلينوي، وكولم تالبوت وتوماس كاليستر من شيكاغو. جاء التمويل من NSF، ومؤسسة سيمونز، وNASA، وآخرين. الورقة مقررة لعدد 11 مارس من Physical Review Letters ومتوفرة على arXiv.