Согласно новому исследованию астрономов, проанализировавших данные радиоастрономической обсерватории Very Large Array, вероятно, меньше пар сверхмассивных черных дыр, вращающихся вокруг общего центра масс в центрах больших галактик, чем считалось ранее.
В центре этих массивных галактик находятся огромные черные дыры, масса которых в миллионы раз превышает массу Солнца. Когда две такие галактики сталкиваются друг с другом, их сверхмассивные черные дыры начинают своеобразный танец, который заканчивается слиянием двух черных дыр в одну. По мнению ученых, такой процесс может быть источником долгожданных гравитационных волн, которые до сих пор напрямую не наблюдались.
«Открытие гравитационных волн станет следующим большим шагом в развитии астрофизики и позволит нам по-новому взглянуть на Вселенную в целом», — сказал Дэвид Робертс (Университет Брандейса), ведущий автор исследования. «Важно, чтобы у нас было как можно больше информации об источнике волн», — добавил он.
Астрономы всего мира запустили программы наблюдения за быстро вращающимися пульсарами в Млечном Пути для обнаружения гравитационных волн. Эти программы сосредоточены на измерении сдвигов сигнала пульсара, которые могут быть вызваны гравитационными волнами, разрушающими ткань пространства-времени. Пульсары — это вращающиеся сверхплотные нейтронные звезды, излучающие лучи света и радиоволны, что позволяет точно измерять скорость их вращения.
Робертс и его коллеги исследовали группу галактик, классифицированных как «X-образные радиогалактики», чья особая структура указывала на то, что, возможно, струи сверхбыстрых частиц, испускаемые дисками материи, вращающимися вокруг центральной черной дыры, могут менять направление. По мнению астрономов, такое изменение могло быть вызвано более ранним слиянием с другой галактикой, явлением, которое могло изменить наклон оси вращения черной дыры и, таким образом, изменить направление испускаемых ею джетов.
На основе ранее созданного списка из 100 таких объектов ученые собрали архивные данные обсерватории VLA для создания более подробных изображений 52 из них. Внимательно изучив полученные таким образом изображения, ученые пришли к выводу, что только в 11 случаях имелись «настоящие» кандидаты на слияние галактик, вызвавшее изменение направления радиоджетов. В остальных галактиках изменения направления джетов были вызваны другими процессами.
Экстраполируя эти результаты, астрономы подсчитали, что менее 1,3% радиоизлучающих галактик испытали слияние с другой галактикой. Это в пять раз меньше, чем предполагалось ранее.
«Это может значительно снизить количество гравитационных волн, исходящих от X-образных радиогалактик, по сравнению с предыдущими оценками», — сказал Робертс. «Чтобы лучше понять основные законы физики, нам нужно будет найти способ связать наблюдаемые гравитационные волны с объектами, наблюдаемыми как источники электромагнитного излучения, например, в радиодиапазоне».
Гравитационные волны были предсказаны Альбертом Эйнштейном в 1916 году как часть его общей теории относительности. Первое свидетельство существования волн было замечено при наблюдении за пульсаром, вращающимся вокруг другой звезды в системе, открытой Джозефом Тейлором и Расселом Халсом в 1974 году. Наблюдения за этой парой в течение нескольких лет позволили нам наблюдать вырождение орбиты со скоростью, точно предсказываемой уравнениями Эйнштейна, учитывающими потери энергии в виде гравитационных волн.
Тем не менее, прямого наблюдения гравитационных волн до сих пор достигнуто не было.
Ученые опубликовали свои исследования и анализ в двух статьях в журналах Astronomical Journal Letters и Astrophysical Journal Supplements.
