Подтверждены четыре новые гравитационные волны

Астрофизики нащупали новые сигналы, которые свидетельствуют о коллизиях черных дыр. Среди новых обнаруженных волн оказался и рекордсмен.

Представление двух черных дыр в процессе «танцев с обнимашками». © ligo/caltech/mit/sonoma

Не прошло и трех лет с того дня, когда астрофизики выступили перед общественностью с сенсационным сообщением. Тогда им впервые удалось измерить гравитационные волны. И с тех пор они стали регулярно принимать такие волнообразно распространяющиеся сжатия и растяжения в структурах пространства и времени, которые Альберт Эйнштейн теоретически предсказал еще более сотни лет назад.  

И вот теперь исследователи обнаружили в более ранних записях обсерваторий гравитационных волн Ligo (США) и Virgo (Италия) сразу четыре новых их проявления. Все они происходят из слияний черных дыр. И среди этих новых поступлений оказался и сигнал самого далекого и самого высокоэнергетического из всех наблюдавшихся событий гравитационных волн, сообщают исследователи группы Ligo-Virgo на специально подготовленном мероприятии в университете Мэриленда.  

Рекордное соединение

При рекордном слиянии, имевшем место примерно пять миллиардов лет назад, в гравитационные волны были преобразованы порядка пяти солнечных масс. А еще одно событие удалось локализовать настолько точно, как это не удавалось никогда прежде: позицию двух сталкивающихся черных дыр удалось определить с точностью в 39 квадратных градусов.  

Новооткрытые гравитационные волны происходят от таких столкновений. © ligo/caltech/mit/sonoma

Измерены были гравитационные волны в обсерваториях Ligo и Virgo с помощью так называемого интерферентного эксперимента. Для этого лазерный луч разделяется на части и направляется в две трубки одинаковой длины, расположенные перпендикулярно друг к другу. На концах этих трубок световые волны отражаются зеркалом и отбрасываются обратно в исходную точку. В нормальном случае лучи должны компенсировать друг друга - и сигнал будет отсутствовать.

Но если гравитационная волна искажает пространство-время, это минимально варьирует длину обеих трубок - и физики могут измерить сигнал. Но при этом определение все же оказывается довольно сложным - по причине сравнительно слабого эффекта и, соответственно, необходимой особой точности измерений.

Будущая рутина

Если обобщить, то измерения гравитационных волн подтверждают десять слившихся черных дыр, а также столкновение двух нейтронных звезд. Для астрономов же эти измерения имеют значение невероятной важности. Они позволяют осуществлять новый вид наблюдений космических событий, которые до сих пор оставались для исследователей скрытыми.  

Компьютерное моделирование измеренных до сих пор гравитационных волн из черных дыр. © sxs collaboration

Благодаря постоянному усовершенствованию инструментов и процессов обработки данных, исследователи надеются, что прием сигналов гравитационных волн уже скоро превратится в рутинный процесс. В ходе следующего этапа наблюдений с использованием Ligo и Virgo, который должен стартовать весной 2019 года, вполне можно будет фиксировать до двух событий в месяц, говорит Алессандра Буонанно, директор Института гравитационной физики имени Макса Планка в Потсдаме. Кроме того, в скором времени к сети обсерваторий будет подключен и японский детектор Kagra.

А ценность информации, получаемой из этих сигналов, будет все более возрастать, считает Буонанно, после чего продолжает: «Современные модели волновых форм, прогрессивная обработка данных и улучшенная калибровка инструментов открывают нам возможность с еще большей точностью определять астрофизические свойства событий, о которых уже было и известно ранее».