Πώς να χρησιμοποιήσετε τα κύματα βαρύτητας μετράει την επέκταση του σύμπαντος

Τα κύματα βαρύτητας μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μελέτη της επέκτασης του σύμπαντος μετρώντας τον ρυθμό μεταβολής της απόστασης μεταξύ δύο ή περισσότερων αντικειμένων στο διάστημα. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι καθώς το σύμπαν επεκτείνεται, τα αντικείμενα σε αυτό κινούνται περισσότερο και τα κύματα βαρύτητας που εκπέμπονται από αυτά τα αντικείμενα θα παρουσιάσουν μια χαρακτηριστική «υπογραφή» που σχετίζεται με το ρυθμό επέκτασης.

Για να μετρηθεί η επέκταση του σύμπαντος με τη χρήση βαρυτικών κυμάτων, οι αστρονόμοι χρησιμοποιούν έναν ανιχνευτή όπως το παρατηρητήριο βαρύτητας κύματος του συμβολομέτρου λέιζερ (LIGO), το οποίο αποτελείται από δύο ευρέως διαχωρισμένα συμβολομυωμένα που μετράνε το χρόνο που λαμβάνεται για να ταξιδέψει ανάμεσα στους καθρέφτες στους βραχίονες αλληλεξαρτήματος. Όταν περνάει ένα βαρυτικό κύμα, προκαλεί την αλλαγή της απόστασης μεταξύ των καθρέφτη και αυτό μπορεί να ανιχνευθεί ως αλλαγή στο χρόνο που χρειάζεται για να ταξιδέψει το φως μεταξύ των καθρέφτη.

Ο ρυθμός επέκτασης του σύμπαντος μπορεί να συναχθεί από τα παρατηρούμενα βαρυτικά κύματα συγκρίνοντας την παρατηρούμενη «έκταση» του σήματος βαρύτητας με το προβλεπόμενο «τέντωμα» που θα προκλήθηκε από την επέκταση του σύμπαντος. Με την πραγματοποίηση ακριβών μετρήσεων του τεντώματος του σήματος βαρύτητας, οι αστρονόμοι μπορούν να λάβουν μια ακριβή μέτρηση του ρυθμού επέκτασης του σύμπαντος.

Εκτός από τη μέτρηση του ρυθμού επέκτασης, τα κύματα βαρύτητας μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για τη μελέτη άλλων πτυχών του σύμπαντος, όπως η παρουσία μαζικών μαύρων οπών και αστεριών νετρονίων, καθώς και οι ιδιότητες της σκοτεινής ύλης και της σκοτεινής ενέργειας. Μελετώντας τα κύματα βαρύτητας, οι αστρονόμοι μπορούν να αποκτήσουν μια βαθύτερη κατανόηση του σύμπαντος και της ιστορίας του και μπορεί να είναι σε θέση να αποκαλύψουν νέα και απροσδόκητα φαινόμενα.