В середине августа был зафиксирован сигнал, который может быть связан со столкновением черной дыры с нейтронной звездой.
Картина грандиозного «брачного танца». Иллюстрация: Carl Knox / OzGrav ARC
Это стало настоящей вехой в истории физики, которую исследователи представили миру еще в 2016 году: 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, похоже, осуществлен еще один успешный прорыв: данные обсерваторий гравитационных волн Ligo и Virgo указывают на сигналы, которые могли возникнуть в результате слияния черной дыры с нейтронной звездой.
Проглочено, словно в знаменитой компьютерной игре Pac-Man
Потенциально неравное столкновение наблюдалось 14 августа. Окончательное подтверждение еще не получено, но многие астрономы уже твердо уверены в правильности полученных данных. Все указывает на то, что это было именно такое событие, уверена исследователь гравитационных волн Сьюзен Скотт из Австралийского национального университета. «Около 900 миллионов лет назад эта черная дыра поглотила очень плотную звезду - словно в компьютерной игре Pac-Man, причем, возможно, за один присест», - сказала Скотт.
Две сближающиеся черные дыры. Иллюстрация: Reuters / SXS
После первого измерения гравитационных волн от столкновения двух черных дыр, новые открытия стали делаться уже на регулярной основе. К концу июля было сообщено уже о 18 слияниях черных дыр и четырех столкновениях нейтронных звезд. Что же касается комбинации «черная дыра глотает нейтронную звезду», то ее предполагали и раньше - в апреле 2019 года. Но тогда сигнал еще был настолько слабым, что измерение не могло быть четко подтверждено, то есть это могла быть ложная тревога.
Неравные партнеры
Теперь же положение вещей, по-видимому, намного лучше, а ошибка маловероятна, считает исследователь обсерватории Ligo Даниэль Хольц из Чикагского университета. «Там происходит нечто, причем выглядит оно так, чего мы раньше никогда не видели». По его словам, более точные результаты измерений уже в скором времени будут опубликованы в одном из научных журналов.
Когда нейтронные звезды или черные дыры сближаются, они продолжают притягивать друг друга и в конечном итоге сталкиваются. При этом излучаются гравитационные волны, из которых исследователи могут прочитать информацию о событии. Нейтронные звезды и космические черные дыры образуются в конце жизни массивных звезд. Если в двойной звездной системе из более тяжелой звезды образуется черная дыра, а из более легкой «лишь» нейтронная звезда, и эти два тела кружатся достаточно близко друг к другу, то такое положение может привести к слиянию неравных партнеров.
Улучшенная точность измерений
Измерения гравитационных волн проводились в обсерваториях Ligo (в Ливингстоне, Луизиана и Хэнфорд, штат Вашингтон) и Virgo (около Пизы, Италия) с использованием так называемых интерференционных экспериментов. Упрощенно это выглядит так: 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.
Художественное представление слияния двух нейтронных звезд. Иллюстрация: NSF/LIGO/Sonoma State University/A. Simonnet
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.
Исследователи постоянно работают над улучшением характеристик детекторов, и об это недавно говорил Нобелевский лауреат по физике Райнер Вайс: «Если мы улучшим чувствительность в два раза, мы сможем заглянуть вдвое дальше вглубь вселенной. И мы подсчитали, что если мы улучшим детектор в десять раз, этого будет вполне достаточно, чтобы охватить всю вселенную». Но до тех пор еще предстоит преодолеть еще много препятствий - и, не в последнюю очередь, финансовых.
0
