תיאור של אמן של שני כוכבי נויטרונים המתמזגים ומשחררים גלי כבידה.
(תמונה: © R. Hurt / Caltech-JPL)
ניתוח אדוות במרקם המרחב והזמן שנוצרו על ידי זוגות כוכבים מתים עשויים לפתור בקרוב תעלומה קוסמית סביב כמה מהר היקום מתפשט - אם מדענים יתמזל מזלם.
זהו פסק הדין של מחקר חדש, שאולי גם שופך אור על גורלו האולטימטיבי של היקום, כך אמרו החוקרים שעבדו עליו.
הקוסמוס המשיך להתרחב מאז לידתו לפני כ 13.8 מיליארד שנה. על ידי מדידת הקצב הנוכחי של התפשטות היקום, המכונה האבל קבוע, מדענים יכולים להסיק את גיל הקוסמוס ואת פרטי מצבו הנוכחי. הם יכולים אפילו להשתמש במספר כדי לנסות ללמוד גורל היקוםכמו אם הוא יתרחב לנצח, יתמוטט על עצמו או יתפרק לחלוטין.
מדענים משתמשים בשתי שיטות עיקריות למדידת קבוע האבל. האחת כוללת ניטור של חפצים סמוכים שמאפייני מדעיהם מבינים היטב, כמו פיצוצים מהממים המכונים סופרנובות וכוכבים פועמים המכונים משתני Cepheidכדי לאמוד את מרחקיהם ואז להסיק את קצב ההתפשטות של היקום. האחר מתמקד ברקע המיקרוגל הקוסמי, קרינת השאריות מהמפץ הגדול, ובוחן כיצד הוא השתנה לאורך זמן כדי לחשב כמה מהר הקוסמוס התפשט.
עם זאת, זוג טכניקות זה הניב שתי תוצאות שונות לערך קבוע האבל. נתונים מרקע המיקרוגל הקוסמי מצביעים על כך שהיקום מתרחב כרגע בקצב של 41.6 מיילים (67 קמ"ש) לשנייה לכל 3.26 מיליון שנות אור, בעוד שנתוני סופרנובות וספידים ביקום הסמוך מעלים קצב של כ 45.3 מיילים ( 73 ק"מ) לשנייה לכל 3.26 מיליון שנות אור.
אי התאמה זו מצביעה על כך שהמודל הקוסמולוגי הסטנדרטי - הבנת המדענים את מבנה היקום וההיסטוריה שלו - יכול להיות שגוי. פתירת דיון זה, המכונה " האבל קונפליקט מתמיד, יכול לשפוך אור על ההתפתחות והגורל הסופי של הקוסמוס.
במחקר החדש, פיזיקאים מציעים כי נתונים עתידיים מהאדמות במרקם החלל והזמן המכונים גלי כבידה עשויים לסייע בשבירת נקודת מבט זו. "הסכסוך התמידי של האבל - הרמז הגדול ביותר שיש לנו כי המודל שלנו של היקום אינו שלם - ניתן לפיתרון תוך חמש עד עשר שנים", אמר Space Space.
לפי דברי איינשטיין תורת היחסות הכללית, כוח המשיכה נובע מאיך שהמסה מעוותת את זמן המרחב. כאשר אובייקט כלשהו עם מסה נע, הוא אמור לייצר גלי כבידה המצטמצמים במהירות האור, מותחים וסוחטים זמן-מרחב לאורך הדרך.
גלי הכבידה חלשים במיוחד, ורק בשנת 2016 גילו המדענים את העדויות הישירות הראשונות להן. בשנת 2017 מדענים גם גילו גלי כבידה מכוכבי נויטרונים מתנגשים, שרידים של כוכבים שנספו בפיצוצים קטסטרופלים המכונים סופרנובות. אם שרידי כוכב אינם מספיק מסיביים כדי להתמוטט ולהפוך לחורים שחורים, הם בסופו של דבר יגיעו לכוכב נויטרונים, הנקרא כך מכיוון שמשיכת הכבידה שלו חזקה דיה בכדי לרסק פרוטונים יחד עם אלקטרונים ליצירת נויטרונים.
שלא כמו חורים שחורים, כוכבי הנויטרונים פולטים אור גלוי, וכך גם ההתנגשויות שלהם. גלי הכבידה ממיזוגים אלה, המכונים "צפירות רגילות", יסייעו למדענים להצביע על מרחקם מכדור הארץ, ואילו האור מההתנגשויות הללו יסייע לקבוע את המהירות בה הם נעו יחסית לכדור הארץ. לאחר מכן החוקרים יכולים להשתמש בשתי קבוצות הנתונים הללו כדי לחשב את קבוע האבל. על פי פיני וחבריו, ניתוח קריסות בין כ- 50 זוגות של כוכבי נויטרונים בחמש עד עשר השנים הבאות עשוי להניב מספיק נתונים כדי לקבוע את המדידה הטובה ביותר עדיין של קבוע האבל.
עם זאת, אומדן זה תלוי באיזו תדירות התרחשות התנגשויות כוכבי נויטרונים. "קיימת אי וודאות ניכרת בשיעור של מיזוגי כוכבי נויטרונים - אחרי הכל, ראינו רק עד היום ", אמר פיי," אם היה לנו מזל לראות אותו, ומיזוגים הם למעשה הרבה יותר נדירים ממה שאנחנו חושבים, אז התבוננות במספר המיזוגים הדרושים כדי להסביר את קבוע האבל הסכסוך עשוי להימשך זמן רב מכפי שציינו בעבודתנו. "
גני הכבידה עשויים בסופו של דבר לתמוך בערך אחד עבור קבוע האבל על פני השני, אך הם עשויים גם לקבוע ערך שלישי חדש לקבוע האבל, אמר פיי. אם זה יקרה, זה עלול להוביל לתובנות חדשות בנוגע להתנהגות סופרנובות, קפידים או כוכבי נויטרונים, הוסיף.
המדענים פירטו הממצאים שלהם באינטרנט 14 בפברואר בכתב העת Physical Review Letters.
