LIGO и VIRGO «поймали» еще четыре всплеска гравитационных волн

04.12.2018
LIGO и VIRGO «поймали» еще четыре всплеска гравитационных волн
LIGO и VIRGO "поймали" ещё четыре всплеска гравитационных волн
Ligo-Virgo Collaborations

Российские и зарубежные астрономы, работающие с гравитационными обсерваториями LIGO и ViRGO, объявили об обнаружении еще четырех всплесков, порожденных слияниями черных дыр. Об этом сообщает пресс-служба МГУ.

«Да здравствует гравитационно-волновая астрономия! Она родилась всего-то три года назад при сенсационной регистрации первых экзотических событий, вполне встала на ноги и поставляет все новые и новые интереснейшие данные, без которых уже невозможно представить развитие астрономии и космологии», — рассказывает Сергей Вятчанин, профессор МГУ и один из членов коллаборации LIGO.

В сентябре 2015 года, фактически сразу после включения обновленного LIGO, ученые обнаружили всплеск гравитационных волн, порожденных сливающимися черными дырами общей массой 65 Солнц. Впоследствии LIGO зафиксировала еще пять подобных событий, порожденных, за одним исключением, похожими слияниями крупных черных дыр.

Их открытие запустило новую серию больших споров среди ученых: как именно могли возникнуть подобные пары черных дыр и можно ли «увидеть» историю их образования в том, как происходит процесс их слияния.

Часть астрономов сегодня считает, что черные дыры в таких парах рождаются в одиночестве, и лишь через очень продолжительное время они встречаются с другим подобным объектом, сближаются с ним и сливаются. Подобная теория накладывает очень строгие ограничения на частоту таких слияний и место, где они могут происходить, — фактически такие пары черных дыр могут возникать только внутри сверхплотных шаровых скоплений на окраинах галактик.

Ответ на этот вопрос пока дать затруднительно из-за небольшого числа открытых слияний черных дыр. Вятчанин и его коллеги по коллаборации, а также участники проекта VIRGO почти удвоили число известных гравитационных всплесков, обнаружив множество новых потенциальных всплесков «эйнштейновских» волн. Это уже позволяет давать некоторые оценки.

Все эти события, как отмечают ученые, были открыты в ходе второго цикла наблюдений. Он начался в ноябре 2016 года и закончился в августе прошлого года. Помимо уже известного первого слияния нейтронных звезд и трех отголосков столкновения черных дыр ученым из LIGO и ViRGO удалось найти и подтвердить еще четыре события такого рода.

Все они, помимо статистики по числу столкновений черных дыр, принесли и множество других открытий. К примеру, новое событие GW170729 было вызвано гравитационными волнами от самого массивного и отдаленного источника из когда-либо наблюдавшихся.

Оно произошло, когда слились две черные дыры, чья масса предположительно в 50 и 35 раз превышала вес Солнца. По расчетам ученых, продукт их слияния «похудел» примерно на пять солнечных масс, чья энергия была излучена в виде гравитационных волн.

Следующий всплеск, GW170809, был уникален тем, что на его примере ученые впервые смогли измерить поляризацию гравитационных волн. Это крайне важно для проверки теории относительности и поисков возможных следов «лишних» измерений и параллельных миров.

Аналогичным образом третья новая вспышка «эйнштейновских» волн, GW170818, помогла астрономам с очень высокой точностью локализовать положение источника этого излучения, замерив задержку сигнала на всех трех гравитационных детекторах.

Все это, как отмечают исследователи, позволило им сделать некоторые выводы о «демографии» черных дыр и их потенциальной «родине». К примеру, замеры LIGO и ViRGO неожиданно показали, что подобные объекты крайне редко обладают высокой скоростью вращения. Это не характерно для известных пар черных дыр и других объектов в Млечном пути, а также говорит в пользу их «одиночного» рождения.

С другой стороны, частоты слияний и типичные массы черных дыр пока укладываются в предсказания теории. Необычно малых и крупных объектов, попадающих в своеобразную запрещенную зону, где черные дыры никогда не находили, LIGO и ViRGO пока не обнаружили. Обновление LIGO, которое ученые планируют завершить в конце этого года, поможет открыть еще больше черных дыр и проверить, сохранится ли этот тренд в будущем.

«В начале следующего года начнется очередной, третий, цикл научных наблюдений детекторов LIGO и ViRGO. Предполагается, что в этом цикле для повышения чувствительности в них будет использован квантовый “сжатый свет”. Это будет первое использование в гравитационно-волновых детекторах квантовых технологий, разработкой которых, в частности, занимается группа Московского университета», — заключает Фарит Халили, профессор физического факультета МГУ.

В 2017 году за решающий вклад в создание детектора LIGO и регистрацию гравитационных волн три американских физика получили Нобелевскую премию. Реализованный в проекте LIGO метод регистрации гравитационных волн впервые в мире был предложен еще в 1961 году советскими физиками Владиславом Пустовойтом и Михаилом Герценштейном. Владислав Иванович дал эксклюзивное интервью «Стимулу», в котором он подробно описывает детали этого открытия и стечение обстоятельств, в результате которого Нобелевская премия обошла его стороной.