Ученые думают, что они заметили «фон гравитационных волн» Вселенной после более чем десятилетних поисков.
В 2015 году ученые впервые обнаружили гравитационную волну - рябь в ткани пространства-времени. Это достижение положило начало совершенно новой области астрономии и принесло Нобелевскую премию по физике 2017 года. Новые исследования показывают, что мы стоим на пороге еще одной важной вехи в гравитационно-волновой астрономии: обнаружения так называемого «фона гравитационных волн».
Открытие гравитационных волн продолжает оставаться одним из самых значительных достижений в науке, поскольку оно позволяет исследователям изучать такие события, как слияние черных дыр, которые никогда не могли быть обнаружены с помощью традиционной световой астрономии.
Такие детекторы, как лазерно-интерферометрическая обсерватория гравитационно-волновая обсерватория - LIGO, которая зафиксировала первую гравитационную волну более пяти лет назад, созданы для обнаружения относительно громких высокочастотных волн. Но ученые предсказывают, что есть также окружающий шум низкочастотных волн, постоянно протекающих через все во Вселенной. Исследователи считают, что они нашли этот сигнал после более чем десятилетнего наблюдения за быстро вращающимися коллапсировавшими звездами в поисках самого слабого признака несоответствия, которое может указывать на волну.
Этот источник фоновой волны, если он будет обнаружен, станет кладезем информации о некоторых загадках Вселенной. Например, стохастические волны могут пролить свет на загадочное поведение сверхмассивных черных дыр, которые могут быть в миллиарды раз массивнее Солнца и могут вызывать волновые события, которые длятся месяцы или годы. Для сравнения, LIGO и подобные детекторы сосредоточены на волнах, излучаемых секундными взаимодействиями между объектами звездного масштаба.
«Это черные дыры, которые находятся в центре каждой известной нам массивной галактики. Если бы мы могли обнаружить этот сигнал, мы действительно смогли бы открыть совершенно другое окно во Вселенную, чем то, что может исследовать LIGO. Мы сможем узнать больше о том, как сверхмассивные черные дыры растут и эволюционируют вместе со своими родительскими галактиками». - сказал Джозеф Саймон, астрофизик из Университета Колорадо в Боулдере.
Чтобы обнаружить признаки этого неуловимого фона, Саймон и его коллеги из Североамериканской Наногерцовой Обсерватории Гравитационных Волн - NANOGrav использовали саму Вселенную как своего рода обсерваторию. Команда наблюдала пульсары, которые представляют собой быстро вращающиеся мертвые звезды, излучающие вспышки света, в течение почти 13 лет.
NANOGrav провела мониторинг десятков пульсаров по всей нашей галактике, Млечному Пути, чтобы обнаружить намёки на искажения при прохождении через них фоновых волн. Таким образом, проект использует естественную обсерваторию размером с галактику для поиска крошечных световых флуктуаций, которые могут обнажить фон гравитационных волн.
Хотя команда еще не подтвердила однозначное обнаружение фона гравитационных волн, ее первоначальные результаты показывают сигнал, который может указывать на этот источник космических данных. Чтобы быть полностью уверенными в том, что они смотрят на фоновые волны, исследователи хотят либо расширить свой обзор, чтобы охватить больше пульсаров, либо потратят еще до пяти лет на изучение 45 пульсаров из своего 12,5-летнего обзора (или и то и другое).
«Наше моделирование показывает, что мы должны быть в состоянии надежно определить, является ли этот сигнал фоном гравитационной волны», - сказала Маура Маклафлин, астрофизик из Университета Западной Вирджинии и ведущий член NANOGrav.
Первоначальные результаты NANOGrav впечатляют, но самое интересное еще впереди - если предположить, что команда сможет в конечном итоге сделать вывод, что наблюдаемые искажения света вызваны фоном гравитационных волн. Эти низкочастотные волны могут, наконец, показать, как сливаются сверхмассивные черные дыры вместе, когда сталкиваются их родительские галактики.
«Есть много свидетельств иерархического роста галактик, когда галактики становятся больше и более структурированными за счет слияний», - сказал Маклафлин. «Однако есть много вопросов, на которые нет ответа по поводу этого процесса слияния. Сколько галактик образовалось в результате слияния? Каковы роли астрофизических процессов, таких как звездное рассеяние и аккреция, в процессе слияния? Измеряя амплитуду и спектр фона гравитационных волн, мы сможем ответить на эти вопросы.»
Если вам понравилась статья - подписывайтесь на канал! Возможно вам так же будет интересно почитать:
