|
Услышали хор гравитационных волн, пронизывающих Вселенную
|
|
|
|
Ученые впервые наблюдали слабую рябь, вызванную движением черных дыр, которые мягко растягивают и сжимают все во Вселенной. В среду они сообщили, что смогли «услышать» то, что называется низкочастотными гравитационными волнами — изменениями в ткани вселенной, которые создаются огромными объектами, движущимися и сталкивающимися в космосе. «Это действительно первый раз, когда у нас есть доказательства именно такого крупномасштабного движения всего во Вселенной», — сказала Маура Маклафлин, содиректор NANOGrav, исследовательского сотрудничества, которое опубликовало результаты в The Astrophysical Journal Letters. Эйнштейн предсказал, что когда действительно тяжелые объекты движутся в пространстве-времени — ткани нашей Вселенной — они создают рябь, которая распространяется по этой ткани. Ученые иногда сравнивают эту рябь с фоновой музыкой Вселенной. В 2015 году ученые впервые использовали эксперимент под названием LIGO для обнаружения гравитационных волн и показали, что Эйнштейн был прав. Но до сих пор эти методы позволяли улавливать волны только на высоких частотах, объяснила член НАНОГрав Кьяра Мингарелли, астрофизик из Йельского университета.
|
|
|
|
По словам Мингарелли, эти быстрые «щебетания» происходят в определенные моменты, когда относительно небольшие черные дыры и мертвые звезды сталкиваются друг с другом. В последних исследованиях ученые искали волны на гораздо более низких частотах. Эта медленная рябь может занять годы или даже десятилетия, чтобы циклически подниматься и опускаться, и, вероятно, исходит от некоторых из самых больших объектов в нашей Вселенной: сверхмассивных черных дыр, масса которых в миллиарды раз превышает массу нашего Солнца. Галактики во Вселенной постоянно сталкиваются и сливаются. По мере того, как это происходит, ученые считают, что огромные черные дыры в центрах этих галактик также собираются вместе и завязывают в танце, прежде чем они, наконец, схлопнутся друг в друга, объяснил Сабольч Марка, астрофизик из Колумбийского университета, который не участвовал в исследовании. Черные дыры испускают гравитационные волны, вращаясь в этих парах, известных как двойные системы. «Сверхмассивные двойные черные дыры, медленно и спокойно вращающиеся вокруг друг друга, — это теноры и басы космической оперы», — сказал Марка.
|
|
|
Никакие инструменты на Земле не могли уловить рябь этих гигантов. Поэтому «нам пришлось построить детектор размером примерно с галактику», — сказал исследователь НАНОграв Майкл Лам из Института SETI. Результаты, опубликованные на этой неделе, включали данные за 15 лет от НАНОГрав, которая использует телескопы по всей Северной Америке для поиска волн. Другие группы охотников за гравитационными волнами по всему миру также публиковали исследования, в том числе в Европе, Индии, Китае и Австралии. Ученые направили телескопы на мертвые звезды, называемые пульсарами, которые испускают вспышки радиоволн, вращаясь в космосе, как маяки. Эти всплески настолько регулярны, что ученые точно знают, когда радиоволны должны прибыть на нашу планету — «как совершенно правильные часы, отсчитывающие далеко в космосе», — сказала участница НАНОграв Сара Вигеланд, астрофизик из Университета Висконсин-Милуоки. . Но по мере того, как гравитационные волны искажают ткань пространства-времени, они на самом деле изменяют расстояние между Землей и этими пульсарами, отбрасывая этот устойчивый ритм.
|
|
|
|
Анализируя крошечные изменения в частоте пульсаций разных пульсаров — одни импульсы приходят немного раньше, а другие — позже, — ученые смогли сказать, что проходят гравитационные волны. Команда НАНОграв наблюдала за 68 пульсарами на небе с помощью телескопа Грин-Бэнк в Западной Вирджинии, телескопа Аресибо в Пуэрто-Рико и Очень большого массива в Нью-Мексико. Другие команды нашли аналогичные свидетельства у десятков других пульсаров, наблюдаемых с помощью телескопов по всему миру. До сих пор этот метод не мог отследить, откуда именно исходят эти низкочастотные волны, сказал Марк Камионковски, астрофизик из Университета Джона Хопкинса, не участвовавший в исследовании. Вместо этого он раскрывает постоянный гул, который окружает нас — например, когда вы стоите посреди вечеринки, «вы услышите, как все эти люди разговаривают, но не услышите ничего особенного», — сказал Камионковски.
|
|
|
|
По словам Мингарелли, фоновый шум, который они обнаружили, «громче», чем ожидали некоторые ученые. Это может означать, что в космосе происходит больше или даже больше слияний черных дыр, чем мы думали, или указывать на другие источники гравитационных волн, которые могут бросить вызов нашему пониманию Вселенной. Исследователи надеются, что продолжение изучения такого рода гравитационных волн поможет нам узнать больше о самых больших объектах нашей Вселенной. По словам Марка, это может открыть новые двери для «космической археологии», которая может проследить историю слияния черных дыр и галактик вокруг нас. «Мы начинаем открывать это новое окно во вселенную», — сказал Вигеланд.
|
|
|
|
Источник
|
