Здесь будет серия публикаций, посвящённых последнему обновлению каталога гравитационных волн, собранного коллаборацией LIGO-Virgo-KAGRA. В первой части будет рассказано о том, как глобальная сеть обсерваторий слушает Вселенную и каких масштабов достигла гравитационно-волновая астрономия сегодня.
Часть 1. Новый каталог гравитационных волн удваивает число наблюдаемых событий
Когда самые плотные объекты во Вселенной сталкиваются и сливаются, высвобождаемая энергия порождает гравитационные волны, то есть рябь на самой ткани пространства-времени. Эти колебания распространяются во всех направлениях, путешествуя сквозь космос сотни миллионов и даже миллиарды лет. К моменту, когда они достигают Земли, их амплитуда затухает настолько, что пространственные искажения становятся едва различимыми и составляют доли диаметра протона.
Тем не менее, современные технологии позволяют учёным их фиксировать. Это стало возможным благодаря глобальной сети гравитационно-волновых обсерваторий. К ним относятся лазерно-интерферометрическая обсерватория Национального научного фонда США (NSF LIGO), европейский интерферометр Virgo в Италии и детектор KAGRA в Японии (Kamioka Gravitational Wave Detector). Работая синхронно, эти установки исследуют гравитационное поле в поисках слабых возмущений, указывающих на далёкие астрофизические катастрофы.
В настоящее время коллаборация LIGO-Virgo-KAGRA (LVK) готовит к публикации в специальном выпуске Astrophysical Journal Letters обновленный свод данных о зарегистрированных гравитационных волнах. Результаты наблюдений показывают, что Вселенная буквально пронизана эхом разнообразных космических столкновений.
Новый каталог, получивший название Gravitational-Wave Transient Catalog-4.0 (GWTC-4), включает гравитационно-волновые сигналы, зафиксированные в ходе первой половины четвёртого, самого современного сеанса наблюдений обсерваторий. За девять месяцев работы, с мая 2023 по январь 2024 года, детекторы выявили 128 новых кандидатов в такие явления. Это сигналы, с высокой долей вероятности исходящие от экстремальных астрофизических источников. Стоит отметить, что за весь четвёртый сеанс было зафиксировано около 300 слияний, однако в текущую версию каталога вошли пока не все из них.
Эта новая порция данных более чем в два раза увеличивает объём уже существующего реестра. Для сравнения, по итогам всех трёх предыдущих циклов наблюдений каталог насчитывал 90 подтверждённых кандидатов.
"Фундаментальная наука, которую мы можем создавать на основе этого каталога, стала возможной благодаря существенному повышению чувствительности детекторов и внедрению более качественных методов анализа данных", - отмечает член коллаборации LVK Нергис Мавалвала (Nergis Mavalvala), декан Школы естественных наук Массачусетского технологического института (MIT).
Стивен Фэрхерст (Stephen Fairhurst), профессор Кардиффского университета и официальный представитель Научной коллаборации LIGO, подчёркивает масштаб прогресса: "За последнее десятилетие гравитационно-волновая астрономия прошла путь от первой исторической детекции до регулярного наблюдения сотен слияний чёрных дыр. Эти данные позволяют нам лучше понять механизмы формирования чёрных дыр при коллапсе массивных звёзд, исследовать космологическую эволюцию Вселенной и получать всё более строгие подтверждения Общей теории относительности".
***
В следующей части мы подробно рассмотрим природу источников этих волн, физику работы километровых интерферометров и разберём самые аномальные сигналы, зафиксированные в ходе последнего сеанса наблюдений.