Gelombang gravitasi dapat membantu menjawab teka-teki kosmik ekspansi Universal

Pengukuran gelombang gravitasi selama beberapa dekade mendatang akan menyelesaikan perdebatan tentang seberapa cepat alam semesta berkembang, penelitian baru menunjukkan.

Kosmos telah berkembang selama 13,8 miliar tahun. Tingkat ekspansi saat ini, yang dikenal sebagai "konstanta Hubble," memberi waktu berlalu sejak Big Bang.

Namun, dua metode terbaik yang digunakan untuk mengukur konstanta Hubble - produk karya Edwin Hubble dan Georges Lemaître pada 1920-an dan salah satu angka terpenting dalam kosmologi - memiliki hasil yang bertentangan. Ini menunjukkan bahwa pemahaman kita tentang struktur dan sejarah alam semesta - "model kosmologis standar" - dan laju ekspansi, mungkin salah.

Kesan artis tentang penggabungan bintang neutron dan riak yang dihasilkan dalam ruang waktu yang dapat diukur oleh LIGO

Sebagai rekan penulis studi UCL, Profesor Fisika & Astronomi Hiranya Peiris, mengatakan: “[Konstanta Hubble] sangat penting untuk memperkirakan kelengkungan ruang dan usia alam semesta, serta menjelajahi nasibnya.

"Kita dapat mengukur konstanta Hubble dengan menggunakan dua metode - satu mengamati bintang Cepheid dan supernova di alam semesta lokal, dan yang kedua menggunakan pengukuran radiasi latar kosmik dari alam semesta awal - tetapi metode ini tidak memberikan nilai yang sama, yang berarti model kosmologis standar kami mungkin cacat. "

Studi yang dipublikasikan hari ini di Physical Review Letters dari tim internasional yang mencakup University College London (UCL) dan kosmolog Flatiron Institute, menunjukkan bagaimana data independen baru dari gelombang gravitasi yang dipancarkan oleh 50 bintang neutron biner yang disebut "sirene standar" akan memecah kebuntuan antara pengukuran yang bertentangan sekali dan untuk semua.

Stephen Feeney dari Center for Computational Astrophysics di Flatiron Institute di New York City, penulis utama makalah itu, mengatakan: “Kami telah menghitung bahwa dengan mengamati 50 bintang neutron biner selama dekade berikutnya, kami akan memiliki data gelombang gravitasi yang cukup untuk menentukan secara independen pengukuran terbaik konstanta Hubble

"Kita harus dapat mendeteksi cukup banyak merger untuk menjawab pertanyaan ini dalam 5 hingga 10 tahun."

Feeney, Peiris dan rekan mengembangkan teknik yang dapat diterapkan secara universal yang menghitung bagaimana data gelombang gravitasi akan menyelesaikan masalah.

Gelombang gravitasi dipancarkan ketika bintang-bintang neutron biner spiral satu sama lain sebelum bertabrakan dalam kilatan cahaya terang yang dapat dideteksi oleh teleskop. Peneliti UCL terlibat dalam mendeteksi cahaya pertama dari peristiwa gelombang gravitasi pada Agustus 2017.

Peristiwa bintang neutron biner jarang terjadi, tetapi mereka sangat berharga dalam menyediakan rute lain untuk melacak bagaimana alam semesta mengembang. Gelombang gravitasi yang mereka pancarkan menyebabkan riak dalam ruang-waktu yang dapat dideteksi oleh Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) dan eksperimen Virgo, memberikan pengukuran yang tepat terhadap jarak sistem dari Bumi.

Dengan tambahan mendeteksi cahaya dari ledakan yang menyertainya, para astronom dapat menentukan kecepatan sistem, dan karenanya menghitung konstanta Hubble menggunakan hukum Hubble.

Untuk studi ini, para peneliti memodelkan berapa banyak pengamatan seperti itu diperlukan untuk menyelesaikan masalah pengukuran konstanta Hubble secara akurat.

Profesor Peiris menyimpulkan: "Ini, pada gilirannya, akan mengarah pada gambaran paling akurat tentang bagaimana alam semesta mengembang dan membantu kita meningkatkan model kosmologis standar."

Penelitian asli: https://www.simonsfoundation.org/2019/02/14/neutron-stars-hubble-constant/