Чёрные дыры – объекты, которые в массовом сознании описываются метафорами и красивыми образными сравнениями. Помните, пару лет назад физические и астрономические паблики предлагали послушать пение чёрной дыры? На самом деле под этим пением подразумевались звуковые волны с периодом колебаний в 10 миллионов лет, поднятые на 58 октав выше, чтобы сделать их воспринимаемыми человеческим ухом.
В прошлом 2023 году появилась новость, что астрофизикам впервые удалось услышать так называемый “грохот чёрных дыр”. Это очень низкочастотный, наногерцовый шум гравитационных волн от медленно сближающихся друг с другом сверхмассивных чёрных дыр. Чтобы понять, как это было сделано, для начала надо понять, что такое гравитационные волны.
Гравитационные волны - это пульсации в ткани пространства-времени, вызванные ускорением массивных объектов. Они были предсказаны ещё Эйнштейном в 1916 году. Гравитационные волны возникают, когда два массивных объекта (чёрные дыры, нейтронные звезды или белые карлики) вращаются друг вокруг друга. При движении по орбите объекты излучают энергию в виде гравитационных волн.
Эти волны распространяются со скоростью света и вызывают растяжение и сжатие пространства-времени.
Но как их обнаружить? В конце прошлого века учёные предположили, что они должны влиять на время прохождения импульсов радиоизлучения от пульсаров до Земли.
Пульсары – это очень точные космические “часы” (импульсы от них приходят к нам с очень стабильной частотой). Гравитационные волны должны приводить к изменениям хода “пульсарных часов”. Таким образом, отслеживая крохотные изменения времени прихода на Землю радиоволн от пульсаров, можно уловить прохождения гравитационных волн между пульсарами и наблюдателем. Однако для этого требовались многолетние и точные наблюдения.
В 2023 астрономы из группы NANOGrav, занимающейся обнаружением гравитационных волн, сообщили, что получили статистически значимые доказательства существования постоянного стохастического сигнала, связанного с гравитационно-волновым низкочастотным фоном (что и называют “грохотом черных дыр”). Ученые исследовали сигналы от 67 пульсаров Млечного Пути за пятнадцать лет и обнаружили, что собранные данные укладываются в так называемую схему Хеллингса-Даунса, ожидаемую для стохастического гравитационно-волнового фона. Сообщается также, что предполагаемая конфигурация волн совпадает с теоретически предсказанными волнами от двойных сверхмассивных чёрных дыр.
Таким образом, “грохот чёрных дыр” – это очередное доказательство существования гравитационных волн (помимо других методов, таких как детекторы гравитационных волн), что подтверждает общую теорию относительности Эйнштейна, а также открывает новые возможности для теоретической физики и астрофизики.
Смотрите новые видео на youtube.com/@PhysFromPobed
Приобретайте наши конструкторы на fizikits.ru