Ученые «слышат» гравитационные волны, создаваемые черными дырами

• Теперь ученые могут «слышать» гравитационные волны, создаваемые черными дырами.
• Космическая симфония, разносящаяся по Вселенной, теперь доступна благодаря 15-летнему наблюдению за пульсарами командой НАНОГрав.
• Ученые впервые обнаружили гармоничный ансамбль гравитационных волн, рябь в пространстве-времени, обнаружив звуки намного громче, чем ожидалось.

Как услышать гравитационные волны, созданные черными дырами

Прорыв произошел благодаря усердной работе ученых Североамериканской наногерцовой обсерватории гравитационных волн (НАНОГрав). Изучая пульсары, звездные метрономы, они уловили самые мощные из зарегистрированных гравитационных волн, которые примерно в миллион раз превышают энергию мимолетных гравитационных волн, обнаруженных экспериментами LIGO и Virgo.

Космические катаклизмы подстегивают гравитационный хор

Согласно недавним статьям исследователей НАНОграв, опубликованным в The Astrophysical Journal Letters, пары сверхмассивных черных дыр, движущиеся по спирали к катастрофическим столкновениям по всему космосу, являются подозреваемыми маэстро этой мощной гравитационной симфонии.

Кьяра Мингарелли, ученый из НАНОГрав, сравнивает это явление с хором, в котором каждая пара сверхмассивных черных дыр поет на разных частотах. Мингарелли, участвовавший в исследовании, утверждает, что это первое свидетельство существования гравитационных волн, открывающее новую эпоху в наблюдении за космосом, тонировка.

Гравитационная фоновая волна — сокровищница идей

Хотя это давно предполагалось, недавно обнаруженный фон гравитационных волн никогда ранее не был слышен. Его открытие раскрывает бесценные знания о давних космических загадках, таких как судьба пар сверхмассивных черных дыр и частота слияний галактик.

Пока НАНОГрав может оценивать только общий фон гравитационных волн, а не отдельных космических певцов. Но даже эта комплексная мера обнаружила сюрпризы. Интенсивность звука фона гравитационных волн почти вдвое превышает ожидаемую, что, возможно, указывает на более крупные и многочисленные сверхмассивные черные дыры или даже на новые источники гравитационных волн.

Гравитационный балет длиной в десятилетия

Команде НАНОГрав пришлось обратиться к звездам, чтобы обнаружить эти колоссальные волны, которые отличаются от любых ранее зарегистрированных из-за их сверхнизкочастотной природы. Используя пульсары в качестве ориентира, ученые смогли обнаружить эти гравитационные волны благодаря их влиянию на точное время радиоволн от пульсаров.

Чтобы раскрыть эти результаты, команда НАНОграв, в которую входят ученые из США и Канады, тщательно рассчитала время импульсов радиоволн от массива 67-миллисекундных пульсаров в нашей галактике в течение 15 лет. Они использовали крупнейшие в мире телескопы, в том числе обсерваторию Аресибо в Пуэрто-Рико, телескоп Грин-Бэнк в Западной Вирджинии и Очень большой массив в Нью-Мексико.

Различение фона гравитационных волн

Спустя три года после первоначального обнаружения сигнала, последовательного «гула» на всех пульсарах, у команды НАНОграв теперь есть убедительные доказательства существования фона гравитационных волн. Следующий этап предполагает использование этих наблюдений для изучения источников этого космического шума.

Наиболее вероятными источниками гравитационно-волнового фона являются пары сверхмассивных черных дыр, замкнувшихся в смертельной спирали. Открытие НАНОгравом фона гравитационных волн может дать ответ на давнюю «последнюю проблему парсека», предполагающую, что черные дыры действительно сливаются после достаточного сближения.

Вселенная, резонирующая с дуэтами сверхмассивных черных дыр

Изучая интенсивность фона гравитационных волн, ученые подсчитали, что сотни тысяч или потенциально более миллиона пар сверхмассивных черных дыр населяют Вселенную. Но не все обнаруженные гравитационные волны должны исходить от этих пар черных дыр.

Предсказания теории струн или альтернативных теорий о рождении Вселенной предполагают другие возможные источники сверхнизкочастотных гравитационных волн. Однако неизвестная изменчивость пульсаров также может искажать результаты НАНОграв.

Планируя будущее Космической Симфонии

Команда НАНОГрав планирует глубже изучить потенциальных участников обнаруженного фона гравитационных волн и продолжить мониторинг пульсаров. Они надеются расшифровать фон, основываясь на частоте и происхождении волн.

Другие глобальные коллаборации также сообщают о намеках на фон гравитационных волн. Эти группы объединяют данные через консорциум International Pulsar Timing Array, чтобы лучше понять сигнал и его источники. Эти объединенные данные обещают раскрыть более глубокие секреты нашей вселенной.