|
Что скрывается за гулом гравитационных волн
|
|
|
|
Представьте себе Млечный Путь не как безмолвное звездное колесо, а как нечто, что тихо поет. По нему разбросаны миллионы пар мертвых звезд, в основном белых карликов, вращающихся друг вокруг друга и вызывающих рябь в пространстве-времени. По отдельности эти волны слишком слабы, чтобы их можно было заметить. Вместе они сливаются в постоянный фоновый гул, и для его прослушивания создается запланированная европейская космическая миссия под названием LISA.
|
|
|
|
Космическая антенна с лазерным интерферометром LISA будет управлять тремя космическими аппаратами в виде огромного треугольника, измеряя искажения пространства-времени, возникающие при прохождении гравитационных волн. Из всех сигналов, которые она надеется уловить, этот галактический гул - самый надежный. Почти все остальное, что может обнаружить LISA, зависит от неопределенной физики, но двойные системы Млечного Пути определенно существуют и определенно чирикают.
|
|
|
|
Вот тонкость, на которую обратили внимание два исследователя из Парижа. Шум не одинаковый во всех направлениях. Галактика однобока, к центру она переполнена звездами, а по краям их немного, поэтому на некоторых участках неба сигнал, естественно, сильнее, чем на других. Астрономы уже знали об этом, но они упустили из виду, что все это вращается.
|
|
|
|
|
|
|
Звезды вращаются вокруг центра галактики со скоростью 230 километров в секунду (около 140 миль в секунду). Когда они приближаются к нам или удаляются от нас, излучаемые ими гравитационные волны растягиваются или сжимаются, точно так же, как повышается и понижается тональность звука сирены, проезжающей мимо. Это эффект Доплера, тот же феномен, который окрашивает в красный цвет свет удаляющихся галактик, примененный здесь к ряби в пространстве-времени. Ключевым моментом является то, что смещение по небу различно в каждом направлении, потому что каждая линия обзора проходит через другой участок вращения галактики.
|
|
|
|
Команда впервые разработала точную формулу для этого вращательного доплеровского усиления. Затем они задались острым практическим вопросом: что произойдет, если аналитики LISA забудут об этом? Используя два независимых статистических метода, они пришли к выводу, что ответ нежелателен. Игнорируя вращение, вы недооцениваете свойства шума на величину, сравнимую с точностью самого эксперимента, искажая оценки того, сколько двойных галактик содержится в галактике и насколько они тяжелы.
|
|
|
|
Исправление выглядит обнадеживающе аккуратно: учет ротации не добавляет никаких новых неизвестных, только исправленный шаблон, который аналитики уже знают, как создать. И еще есть приятный бонус. Поскольку гул кодирует движение галактики, LISA может в один прекрасный день измерить вращение Млечного Пути независимо от любого исследования звездного света, что позволит по-новому взглянуть на скрытые структуры темной материи.
|
|
|
|
Источник
|
