Muy recientemente, hubo noticias fascinantes de nuevas mediciones realizadas por LIGO, en este caso detectando las ondas gravitacionales de dos estrellas de neutrones en colisión. Estas detecciones llevaron a los astrónomos a buscar también las ondas electromagnéticas emitidas por las secuelas, dado que ahora sabían en qué dirección buscarlas gracias a las mediciones de GW.
Estos descubrimientos crean tiempos realmente emocionantes en la física, personalmente se me pone la piel de gallina cuando leo sobre ellos. Es cierto que es muy difícil comprender la física que está ocurriendo aquí para alguien que no esté involucrado en el campo, pero sería increíblemente valioso si, brevemente, pudiera arrojarse algo de luz sobre cómo estos nuevos descubrimientos se relacionan con el problema de la tasa. de la expansión del universo, lo que podría permitir a los físicos seguir probando el número de Hubble. De tal manera que uno puede tener una idea aproximada, al menos a nivel conceptual, de cuál puede ser la idea clave detrás de esta relación.
Más concretamente:
Como pequeña pregunta preliminar, en nuestra comprensión actual, ¿cuáles son los principales elementos que juegan un papel en el equilibrio entre la expansión y la contracción del universo? Lo que uno escucha a menudo es que existe una fuerte interacción entre cómo la materia, la radiación EM y la energía potencialmente oscura influyen en la tasa de expansión del universo.
¿Cómo se conecta la reciente detección de GW con el estudio de la tasa de expansión del universo?
Este es simplemente un intento de obtener más información para comprender algunas de las ideas principales involucradas, ya que esta es una noticia muy emocionante dada la larga historia detrás de estos problemas y predicciones, y todos los debates en torno a ellos.
La parte 1 de la pregunta ya está bastante bien respondida, así que no voy a detenerme en eso. la parte 2 es:
Pero hasta que comprendamos la energía oscura y la materia oscura, realmente no podemos encontrar una tasa de expansión precisa.
Hagamos una parada rápida en cada uno de los ingredientes clave:
El punto principal de detección de GW no fue que nos ayude a comprender la expansión, sino más bien que es la evidencia observacional directa de la relatividad general (sin embargo, la precisión aún no es suficiente para elegir entre diferentes variaciones de la teoría). Sin embargo, el último evento registrado (de la fusión de dos NS) ya nos dio una nueva perspectiva sobre la naturaleza de los estallidos de rayos gamma, por ejemplo.
En cuanto a la última parte de su pregunta, el único uso posible que se me ocurre es un nuevo tipo de velas estándar. Hay algunos cálculos que muestran que la luminosidad de la kilonova (así es como llaman a un transitorio óptico de la fusión) debería tener valores bastante estándar, por lo que los datos de luminosidad se pueden usar para calcular distancias. Estoy seguro de que hay muchas más formas de usar esas observaciones, sin embargo, todavía soy bastante nuevo en el campo.
En realidad, la principal contribución cosmológica de la detección de la estrella de neutrones binarios (BNS) de kilonova fue una medición independiente de la constante de Hubble, . Volvió como 70 km/(seg Mpsec), con incertidumbres (68%) de +- 10 aprox. Las precisiones mejorarán con el tiempo con SNR más altas y una mayor cantidad de detecciones de ondas gravitacionales.
La independencia se debe a la medición de la distancia independiente de la escalera de distancia utilizando los parámetros y el análisis de ondas gravitacionales (GW) como una sirena estándar. Usando desplazamientos al rojo electromagnéticos para la galaxia y haciendo algunos ajustes de velocidad peculiares, se obtiene la constante de Hubble. Dentro de los límites de precisión, es consistente con las mediciones de Planck CMB. Consulte los artículos de LIGO en http://www.nature.com/nature/journal/vaap/ncurrent/pdf/nature24471.pdf y en https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.119.161101
A más largo plazo, probablemente en la década de 2020, los observatorios gravitatorios basados en el espacio con longitudes de brazo más largas (actualmente se propone que eLISA tenga longitudes de brazo de aproximadamente 1 millón de km) permitirán observaciones de estructuras de mayor escala y longitud de onda más largas, como posibles anomalías temprano después del Big Bang. . Con esos detectores terrestres mejorados, podremos ver más allá de la pared electromagnética actual alrededor del desacoplamiento de la radiación a unos 300.000 años luz después del BIg Bang. Veremos física mucho más energética y buscaremos estructuras primordiales como branas, paredes de dominio o agujeros negros primordiales, así como posibles detecciones de ondas GW de inflación y otros fenómenos exóticos, tendremos la oportunidad de probar esos Balanzas con detecciones GW. Véase, por ejemplo, https://arxiv.org/pdf/1405.0504.pdf
Los GW abren una ventana completamente nueva de observaciones, un mensajero de información completamente nuevo e independiente para agregar a todas nuestras observaciones electromagnéticas.
matriz de dilitio