Скорость расширения Вселенной — один из фундаментальных вопросов современной космологии. С 1998 года ученые знают, что расширение не просто происходит, но и ускоряется под действием загадочной темной энергии. Однако главная проблема — в цифрах. Измерения постоянной Хаббла по сверхновым в современной Вселенной дают одно значение, а расчеты, основанные на реликтовом излучении раннего космоса, — другое. Это расхождение называют «напряжением Хаббла», и оно не дает покоя физикам уже четверть века.
Группа исследователей из Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн и Чикагского университета считает, что разрешить спор помогут гравитационные волны — рябь пространства-времени, предсказанная Эйнштейном и впервые зарегистрированная в 2015 году. До сих пор гравитационные волны использовались в основном для изучения самих космических катастроф — слияний черных дыр и нейтронных звезд. Но теперь ученые предлагают использовать их как космологический инструмент.
Идея в том, чтобы анализировать не отдельные мощные события, а фоновый «шум» — совокупность гравитационных волн от множества далеких слияний, которые слишком слабы, чтобы их можно было зарегистрировать поодиночке. Этот фон, по сути, представляет собой постоянный гул Вселенной. Авторы метода, который они назвали «стохастической сиреной», показали, что интенсивность этого фона зависит от постоянной Хаббла. Чем медленнее расширяется Вселенная, тем больше объем пространства, доступного для слияний, и тем сильнее фон. И наоборот, быстрые темпы расширения уменьшают число наблюдаемых событий и ослабляют сигнал.
Пока детекторы LIGO, Virgo и KAGRA недостаточно чувствительны, чтобы напрямую зарегистрировать фоновый гул. Но команда уже применила свой метод к имеющимся данным и получила указание на более высокие значения постоянной Хаббла, что согласуется с измерениями по сверхновым. Главное — впереди. В ближайшие шесть лет чувствительность детекторов должна вырасти настолько, чтобы «услышать» фон. Тогда стохастические сирены смогут дать независимое, третье измерение постоянной Хаббла, не зависящее ни от сверхновых, ни от реликтового излучения.
«Не каждый день удается найти совершенно новый инструмент для космологии», — отмечает Дэниел Хольц из Чикагского университета. Если метод сработает, он не только разрешит давний спор, но и откроет новую страницу в изучении Вселенной. А пока ученые готовятся к анализу будущих данных, надеясь, что гравитационные волны наконец скажут свое слово в споре о том, с какой скоростью разбегается космос. Исследование опубликовано в Physical Review Letters.
