Gravitační vlny upřesnily i rychlost expanze vesmíru

Vesmír připravil astronomům nejeden zvrat, kvůli němuž museli poopravit svůj celkový pohled na něj. Jedním z nich je fakt, že pozorovaná expanze vesmíru se nezpomaluje, jak by se dalo očekávat, ale naopak zrychluje. Do hry tak vstoupila temná hmota a temná energie, což jsou v podstatě dosud stále ještě berličky, s jejichž pomocí se zrychlující expanze vysvětluje.

 

Tuto záhadu by ale mohly pomoci vysvětlit gravitační vlny, jejichž šíření se v poslední době daří detekovat a nedávno měli astronomové navíc to štěstí, že mohli zachytit gravitační vlny vzniklé srážkou dvou neutronových hvězd. Díky triangulaci mohli také vzápětí určit, odkud přišly a na dané místo zaměřit desítky teleskopů. Objevila se kilonova, divoká exploze, v níž se tvoří především těžké prvky včetně zlata a platiny. 

 

 

Díky zachytávání gravitačních vln ale bylo možné zpřesnit právě i Hubbleovu konstantu, která se týká rychlosti expanze vesmíru pokračující už od velkého třesku. Mluvíme o konstantě, neboť ta udává, o kolik kilometrů za sekundu se zvětší rychlost vzdalování dalekého vesmírného objektu, když se ten vzdálí o jeden milion parseků.

 

Astronomové měli problémy tuto konstantu určit už jen kvůli tomu, že vzdálenost vesmírných objektů jako celých galaxií není zrovna jednoduché přesně určit. Však je zřejmé, že kdyby to bylo snadné, určení konstanty by už byla přímo brnkačka. A do toho právě vstupují gravitační vlny, jejichž amplituda a frekvence nesou v tomto ohledu velice cenné informace. 

 

Dne 17. srpna tedy přišly gravitační vlny ze srážky dvou neutronových hvězd, což bylo ihned poté pozorovatelné teleskopy, přičemž ty poskytnou jeden díl skládačky, a to pozorováním červeného posuvu. Díky tomu mohou astronomové už poměrně přesně určit, jak rychle se od nás něco vzdaluje (nebo k nám přibližuje). Abychom mohli určit expanzi, potřebujeme také vědět, jak daleko daný objekt je, a to byl dosud ten největší problém. Právě amplituda gravitačních vln ale v sobě tuto informaci o vzdálenosti objektu nese, a tak bylo možné určit, že neutronové hvězdy se srazily 130 milionů světelných let od nás. 

 

To je vše, co potřebujeme vědět, abychom mohli zpřesnit Hubbleovu konstantu, která se odhadovala na 67 až 72 km/s na megaparsek. Ukázalo se, že tyto údaje víceméně sedí, neboť díky gravitačním vlnám byla konstanta zpřesněna na 70 km/s (pochopitelně s jistou rezervou). To má velkou hodnotu právě pro další studium temné energie a hmoty a také jde o metodicky zcela nezávislé potvrzení toho, že Hubbleova konstanta byla s využitím starších metod odhadnuta dobře. 

 

Stále ale existuje jistá rezerva pro určení vzdálenosti oněch neutronových hvězd při jejich srážce, neboť není jasné, jak byly orientovány vzhledem k Zemi, na čemž závisí síla zachyceného "signálu". Na tom ještě bude třeba zapracovat, ale jak uvádí profesor Jolien Creighton z University of Wisconsin-Milwaukee, éra astronomie studující gravitační vlny teprve začala. 

 

Zdroj: Astronomy, Nature