Впервые в истории удалось определить постоянную Хаббла по гравитационным волнам от сталкивающихся нейтронных звезд.

17 августа 2017 года детекторы Advanced LIGO (США) и Virgo (Франция, Италия) зарегистрировали гравитационную волну, получившую обозначение GW170817. Сигнал был интерпретирован как результат слияния двух нейтронных звезд.

Взаимодействие российской сети МАСТЕР с детекторами Advanced LIGO (США) и Virgo (Франция, Италия) при открытии килоновой.

На обложке журнала Nature - слияние нейтронных звезд в представлении художника.

Синим цветом показаны результаты измерений постоянной Хаббла на основе гравитационных волн, зеленым - по данным спутника "Планк", бежевым - данные проекта SHoES (телескоп Хаббл).

Телескоп-робот МАСТЕР в обсерватории имени Феликса Агуилара (Аргентина), июнь 2016. Третий справа - руководитель проекта профессор Владимир Липунов.

Телескоп, используемый в сети МАСТЕР.

Благодаря тому, что менее чем через две секунды после этого космические обсерватории «Интеграл» (ЕКА) и «Ферми» (НАСА) зафиксировали гамма-вспышку, астрономам удалось быстро обнаружить источник гравитационной волны – так называемую килоновую и организовать его массовое наблюдение различными инструментами.

Это стало большим успехом новорожденной гравитационно-волновой астрономии и дало массу интереснейшей научной информации, породив целую серию статей с предварительными результатами исследований. В дальнейшем астрономы будут еще долго анализировать полученные данные, и нас ждет немало интересных открытий.

Среди опубликованных работ выделим статью, в которой первые в истории астрономы определили постоянную Хаббла с помощью одновременного наблюдения гравитационных волн и электромагнитного излучения от этих сталкивающихся нейтронных звезд. Среди ее авторов коллектив (коллаборация) астрономов российской глобальной сети роботов-телескопов МАСТЕР (МГУ), ставший одним из первооткрывателей килоновой. Статья опубликована в журнале Nature.

Постоянная Хаббла Н – коэффициент пропорциональности между расстоянием d до удаленной галактики или квазара и скоростью v его удаления от нас v = Hd. Она представляет большой интерес для космологии, поскольку характеризует среднюю скорость расширения Вселенной, ее масштаб и возраст. Поэтому постоянную Хаббла регулярно уточняют различными методами.

Последнее такое уточнение, опубликованное в 2016 году, дало оценку в 73,2 километров в секунду на мегапарсек. Это означает, что две галактики, разделённые расстоянием в 1 Мпк, в среднем разлетаются со скоростью 72 км/с. Однако разные методы дают несколько различающиеся значения Н, и наличие еще одного независимого способа ее определения представляет большой интерес.

Дело в том, что гравитационно-волновой сигнал от сливающихся объектов позволяет определить расстояние до места, где это происходит,  и обойтись без других методов определения расстояний. Это возможно благодаря тому, что амплитуда гравитационной волны в любой момент времени определяется массой сталкивающихся звезд и расстоянием до ее источника. А частота гравитационной волны – это удвоенная частота орбитального вращения, которая определяется массами звезд и расстояниями между ними. Из этих двух условий можно найти и удаление звезд от Земли и их массы.

Если же, как в данном случае, астрономам удается установить источник гравитационной волны и определить в какой галактике происходит слияние звезд, то могут измерить красное смещение и найти скорость удаления этой галактики. Затем, используя закон Хаббла, можно точно определить постоянную Хаббла. Стоит отметить, что идея подобного измерения постоянной Хаббла появилась еще в 1986 году, однако реализовать ее удалось только через 30 лет.

Разумеется, это самое первое измерение новым методом, и пока оно не очень точно. Полученная оценка значения постоянной Хаббла - около 70 километров в секунду на мегапарсек, что согласуется с предыдущими измерениями. По мере регистрации новых событий слияния звезд, в руках у астрономов появится один из самых точных способов определения постоянной Хаббла – одной из главных характеристик нашего мира.

По материалам ГАИШ МГУ