Международная команда ученых обнаружила новый тип гравитационных волн на поиски которых ушли долгие годы. Точно измерив ритм пульсаров, исследователи убедились, что они обнаружили низкий гул супермассивных черных дыр в пространстве-времени. Об этом открытии сообщила команда из Североамериканской наногерцовой обсерватории гравитационных волн (NANOGrav), а затем похожие сообщения начали приходить от ученых со всего мира. По мере поступления новых данных становится яснее истинный масштаб гравитационных волн.
Гравитационные волны были предсказаны в 1916 году знаменитым ученым Альбертом Эйнштейном в общей теории относительности, а современные ученые подтвердили их существование в 2015 году благодаря Лазерному интерферометру Гравитационно-волновой обсерватории (LIGO). Движение очень плотных объектов, таких как черные дыры и нейтронные звезды, вызывает «рябь» в пространственно-временном континууме, которая распространяется в космосе подобно ряби на пруду.
Гравитационные волны при прохождении через пространство изменяют расстояние между объектами на крошечные, почти незаметные величины, и именно поэтому их до сих пор не обнаружили. LIGO, которая недавно была модернизирована для повышения эффективности, никогда не сможет обнаруживать низкочастотные волны от сверхмассивных черных дыр. Меньшие черные дыры или нейтронные звезды производят волны длиной около 3200 км, но рябь, возникающая в результате взаимодействия двух сверхмассивных черных дыр, имеет длину волны четыре световых года. Чтобы обнаружить их, LIGO должна быть вдвое меньше самой галактики.
Ученый Джефф Хазбоун, один из более чем 100 человек, работающих над проектом, рассказал NPR, что NANOGrav работает путем "взлома галактики". Они проанализировали данные за 15 лет радионаблюдений за далекими пульсарами, чтобы найти доказательства существования низкочастотных волн. Пульсары могут вращаться тысячу раз в секунду, выбрасывая пучок электромагнитного излучения, как маяк. Основываясь на скорости вращения, мы можем предсказать, когда должен появиться каждый импульс, и это ключ к обнаружению самых длинных гравитационных волн.
Обсерватория Грин-Бэнк
Подобно тому, как LIGO отслеживает малейшие изменения длины волн с помощью своих 4-километровых "рук", NANOGrav отслеживает изменения в пространстве между Землей и пульсарами. Если импульс приходит немного позже, это может указывать на то, что прошла гравитационная волна. В ходе многочисленных экспериментов NANOGrav обнаружил эти задержки, но команда еще не уверена, но команда еще не уверена, что это сверхмассивные черные дыры. Волны эхом распространяются по Вселенной — продолжая аналогию с водой, команда говорит, что эти волны больше похожи на неспокойное море, чем на плавно расширяющуюся рябь. Однако полученные данные соответствуют прогнозам для сигналов супермассивных черных дыр.
По мере получения новых данных, ученые смогут больше рассказать про это загадочное явление. Проект NANOGrav работает над объединением своих результатов с данными Международной системы синхронизации пульсаров, которая проводит аналогичные эксперименты в нескольких странах мира. Вместе эти проекты могут указать путь к объектам и событиям, которые мы cможем изучить с помощью мощных оптических инструментов, таких как космический телескоп Джеймса Уэбба.