Гамма-всплески — одни из самых мощных явлений во Вселенной, продолжающиеся от долей секунды до нескольких часов. Традиционно их делят на короткие и долгие: первые связывают со слияниями нейтронных звёзд или нейтронной звезды и чёрной дыры, а вторые — с коллапсом массивных звёзд. Однако последние наблюдения поставили под сомнение эту классификацию: у ряда долгих гамма-всплесков были обнаружены признаки, характерные для слияний компактных объектов, в частности, оптические и инфракрасные сигналы килоновых.
В новой работе международная команда провела поиск гравитационно-волновых сигналов, совпадающих по времени и направлению с долгими гамма-всплесками, используя данные третьего наблюдательного цикла детекторов LIGO, Virgo и KAGRA. Для анализа были выбраны 70 долгих гамма-всплесков, зарегистрированных приборами Swift/BAT и Fermi/GBM, при условии работы как минимум двух гравитационно-волновых обсерваторий в момент события.
Учёные применили байесовский анализ с использованием шаблонов сигналов от слияний нейтронных звёзд и нейтронной звезды с чёрной дырой. Для каждого события рассчитывалось отношение когерентности (Bayesian coherence ratio, BCR), позволяющее отличить астрофизический сигнал от шумовых артефактов. Порог для обнаружения был установлен на уровне > 2.8, что соответствует вероятности ложного срабатывания менее 0.2%.
Результаты показали, что ни в одном из 70 случаев не было обнаружено гравитационно-волнового сигнала, превышающего заданный порог. Это позволило установить верхние пределы на расстояние до возможных источников: от 50 до 801 мегапарсека, в зависимости от чувствительности детекторов в момент события.
На основе полученных данных авторы оценили, что с текущим объёмом наблюдений невозможно наложить строгие ограничения на долю долгих гамма-всплесков, вызванных слияниями компактных объектов. Для получения информативных результатов потребуется увеличение чувствительного объёма поиска как минимум в 500 раз, что станет возможным только с появлением детекторов нового поколения, таких как Cosmic Explorer.
Тем не менее, даже отсутствие обнаружения — важный результат: оно уточняет границы для будущих поисков и помогает лучше понять происхождение гамма-всплесков. Авторы планируют продолжить работу с данными следующих наблюдательных циклов, чтобы либо впервые зафиксировать совпадение долгого гамма-всплеска и гравитационно-волнового сигнала, либо ещё сильнее сузить круг возможных источников.