Космос постоянно гудит с частотой в одну миллиардную Герца. И к этому прямое отношение имеют массивные черные дыры, точнее, их столкновение друг с другом. Раньше обнаружить этот гравитационный волновой фон было невозможно. Диапазон частоты этих волн лежит в наногерцах, а протяженность достигает нескольких световых лет. Их открытие может перевернуть все представления о космической науке.
Наногерцы
Центром большинства галактик является сверхмассивная черная дыра, которая постоянно увеличивается. На это влияет сама галактика: пока расширяется она, расширяется и черная дыра. Как уже известно современной науке, галактики не являются изолированными структурами. Они взаимодействуют и сливаются друг с другом. При этом две сверхмассивные черный дыры, приближаясь друг к другу под действием гравитации, начинают излучать гравитационные волны.
Это уменьшает орбитальную энергию, и орбиты черных дыр сжимаются. Значительное сокращение расстояния приводит к проблеме последнего парсека. По сути орбиты черных дыр могут уменьшиться только до одного парсека. На таком расстоянии они способны очень долго не становиться одним целым, вытесняя из ближайшего пространства все те звезды, что не обмениваются с ними энергией.
Как только расстояние между черными дырами станет менее одного парсека, от них начнут исходить гравитационные волны в диапазоне частот наногерца. Дыры будут вращаться по спирали. Получатся двойные спиралевидные массивные черные дыры.
Пульсары-посредники
Пока что фиксировать такие волны в наногерцевом диапазоне частот очень сложно. В этом плане современные телескопы не продвинуты. Ученые нашли других посредников – пульсаров. Это нейтронные звезды, имеющее мощнейшее магнитное поле, вокруг которого появляются пучки энергетических частиц. В тот момент, когда магнитная ось пульсара совпадает с нашей линией обзора, возникают периодические магнитные излучения. Такие импульсы попадают в диапазон радиочастот, которые радиотелескопы способны распознать.
Пульсары вращаются со скоростью примерно тысячу оборотов в секунду. Эта периодичность настолько точная, что астрофизики используют пульсары в качестве средства измерения времени в космосе. Гравитационные волны можно сравнить с кругами, которые появляются на поверхности озера, когда туда кидают камень. Они способны влиять на пространство-время Вселенной: расширять или сжимать его. Вот почему они становятся заметными. Если гравитационные волны окажутся рядом с пульсаром, то периодичность его вращения собьется. Аппараты это заметят и зафиксируют, насколько отстают импульсы. Это поможет определить направление пришедшей радиоволны.
Скачать мобильное приложение SFERA:
🇷🇺Rustore
🤖Android
🍎iOS
SFERA — это мессенджер, социальная сеть, сервис знакомств, поиск новых друзей, поиск работы/сотрудников, видеосервис и многое другое. Всё бесплатно и без рекламы. Мы за развитие, мы для думающих людей и мы против деградации.
В вопросе как обнаружили гравитационный волновой фон, стоит упомянуть кривую Хеллингса-Даунса. Это диаграмма, показывающая соотношение волновой задержки пары пульсаров, вызванной гравитационной волной, к угловому расстоянию между этими пульсарами. Другими словами, она показывает, как гравитационные волны с разных направлений влияют на пульсары. Когда угол становится равным 60°, пульсар поддается влиянию разных частей гравитационных волн.
Последний парсек
За гравитационными волнами уже 15 лет наблюдает целое объединение астрономов NANOGrav. В поле зрения чувствительных радиотелескопов были 67 пульсаров. Они показали, что практические исследования совпали с кривой Хеллингса-Даунса. Это означает, что на пульсары оказывали влияние гравитационные волны в диапазоне частот наногерца. Чтобы понять, с каких направлений идут волны, нужно рассмотреть соотношение времени, когда пульсары количественно увеличивались, и уровня сигналов и шумов.
Чем больше было пульсаров, тем больше было и сигналов. Это значит, что гравитационные волны приходили из разных участков космоса. А учитывая то, какой была амплитуда колебаний сигналов, находящихся в диапазоне частоты наногерц, можно говорить, что волны исходили от двойных сверхмассивных черных дыр. Если данные исследований верны, это будет означать, что черные дыры во Вселенной – довольно частое явление.
Утверждение, что двойные системы сверхмассивных черных дыр, где расстояние между двумя компонентами будет превышать один парсек, встречаются крайне редко, будет неверным. Мы видим, что во Вселенной не все так просто, как кажется. Последнее исследование показывает, что проблему последнего парсека, казавшуюся неразрешимой, вполне возможно решить. Для составления более полной картины Вселенной астрономы собираются исследовать еще больше пульсаров.
❗️ Ставьте 👍 и подписывайтесь на наш канал!
Читайте также:
