Ny metod använder gravitationsvågor för att mäta universums expansion

Forskare från University of Illinois Urbana-Champaign och University of Chicago har utvecklat en ny metod för att beräkna Hubblekonstanten med gravitationsvågor från svarta hål-kollisioner. Denna teknik, känd som stokastiska sirenmetoden, analyserar bakgrundsbruset från svaga sammansmältningar för att potentiellt lösa Hubble-spänningen. Resultaten, accepterade för publicering i Physical Review Letters, erbjuder förbättrad precision med nuvarande data.

Astronomer har debatterat universums expansionshastighet i årtionden och använt Hubblekonstanten för att kvantifiera den. Mätningar från tidiga universums observationer strider mot de från mer nyliga kosmiska händelser, vilket skapar Hubble-spänningen – en nyckelgåta i kosmologin. Ett team ledd av doktoranden i fysik vid Illinois Bryce Cousins har introducerat stokastiska sirenmetoden, som undersöker gravitationsvågsbakgrunden från otaliga odetekterade svarta hål-sammansmältningar. Dessa krusningar i rumtiden, detekterade av LIGO-Virgo-KAGRA-samarbetet, bildar ett svagt kosmiskt surr som avslöjar kollisionsfrekvenser över universum. Genom att koppla dessa frekvenser till det observerbara volymen infererar metoden expansionshastigheten: en lägre Hubblekonstant skulle komprimera händelserna till ett mindre utrymme och förstärka bakgrundssignalen. Med befintliga LIGO-Virgo-KAGRA-data uteslöt forskarna mycket långsamma expansionshastigheter utan att direkt detektera bakgrunden. Genom att kombinera detta med data från individuella sammansmältningar fick de en mer precis uppskattning av Hubblekonstanten, i linje med spänningens omstridda intervall. När detektorerna förbättras lovar metoden skarpare resultat; forskare förväntar sig bakgrundsdetektion inom cirka sex år. Nicolás Yunes, professor i fysik vid Illinois och grundande direktör för Illinois Center for Advanced Studies of the Universe, sade: «Detta resultat är mycket betydelsefullt – det är viktigt att få en oberoende mätning av Hubblekonstanten för att lösa den nuvarande Hubble-spänningen. Vår metod är ett innovativt sätt att förbättra precisionen i inferenser av Hubblekonstanten med gravitationsvågor.» Daniel Holz, professor i fysik och astronomi vid University of Chicago, tillade: «Det är inte varje dag man kommer på ett helt nytt verktyg för kosmologi. Vi visar att genom att använda bakgrundssurret från gravitationsvågor av sammansmältande svarta hål i avlägsna galaxer kan vi lära oss om universums ålder och sammansättning. Detta är en spännande och helt ny riktning, och vi ser fram emot att tillämpa våra metoder på framtida dataset för att hjälpa till att begränsa Hubblekonstanten samt andra nyckelkosmologiska storheter.» Studien involverade samarbetspartners inklusive Kristen Schumacher, Ka-wai Adrian Chung från Illinois, och Colm Talbot och Thomas Callister från Chicago. Finansiering kom från NSF, Simons Foundation, NASA och andra. Artikeln är planerad för 11 mars-numret av Physical Review Letters och finns på arXiv.

Relaterade artiklar

Forskare har använt data från den mest intensiva svarta hål-sammansmältningen som någonsin upptäckts för att testa Albert Einsteins allmänna relativitetsteori och funnit att den håller med anmärkningsvärd precision. Händelsen 2025, känd som GW250114, gav den tydligaste gravitationsvågsignalen hittills. Detta genombrott bygger på tidigare tester och belyser pågående framsteg inom detektionsteknik.

Rapporterad av AI

Ny analys av mörk energi-observationer indikerar att universum kan kollapsa i en big crunch efter ytterligare 11 miljarder års expansion. Cornell-fysikern Henry Tyes modell, baserad på data från stora undersökningar, förutspår en total livslängd på cirka 33 miljarder år för kosmos. Detta utmanar länge hållna uppfattningar om oändlig expansion.

Astronomer föreslår att Vintergatans kärna kan hysa en tät klump fermjonisk mörk materia snarare än ett supermassivt svart hål. Denna struktur kan förklara de snabba banorna hos närliggande stjärnor och den mjukare rotationen hos avlägsen materia. Resultaten, publicerade i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, utmanar länge hållna åsikter om Sagittarius A*.

Rapporterad av AI

Astronomer vid Maynooth University har förklarat hur supermassiva svarta hål bildades snabbt efter Big Bang genom simuleringar av kaotiska tidiga galaxer. Dessa förhållanden gjorde det möjligt för små svarta hål att växa snabbt genom att sluka gas i extraordinära hastigheter. Resultaten stämmer överens med observationer från James Webb Space Telescope.

 

 

 

Denna webbplats använder cookies

Vi använder cookies för analys för att förbättra vår webbplats. Läs vår integritetspolicy för mer information.
Avböj