Image Image Image Image Image Image Image Image Image Image

Новости астрономии и астрофизики — The Universe Times | 24.08.2017

Scroll to top

Top

Один комментарий

LIGO выявлена вторая гравитационная волна

shortstoryf

Учёным во второй раз удалось непосредственно обнаружить гравитационные волны — еле заметные колебания ткани пространства-времени, создаваемые катастрофическими вселенскими событиями. В этот раз учёные сумели определить, что невероятно слабый сигнал, который в конечном счёте смог достичь Земли, был порождён двумя чёрными дырами, сталкивающимися на скорости в половину скорости света. Расстояние от нас до них составляет около 1.4 миллиарда световых лет.

Исследователи сумели обнаружить гравитационные волны с использованием всё того же двойного лазерного интерферометра LIGO. 26 декабря 2015 года в 6:38 МСК два детектора обсерватории, расположенные на расстоянии более 3000 километров друг от друга, среди окружающего фонового шума сумели идентифицировать очень слабый сигнал. Когда учёные сообщили о первой идентификации гравитационных волн 11 февраля 2016 года, сигнал этого события имел очень чёткую, выраженную форму, чего нельзя сказать о втором событии, сигнал от которого был более «тонким», по сути это был еле заметный голосок, похороненный в общем шуме данных. Используя уже отработанные методы анализа данных, удалось установить, что форма волны сигнализирует именно о фиксировании гравитационной волны.

Последовал дальнейший анализ, который показал, что порождённая гравитационная волна является результатом столкновения двух чёрных дыр массами в 14.2 и 7.5 массы Солнца, а сигнал, который зафиксировала обсерватория LIGO, относится к моменту времени за доли секунды до того, как произошло слияние. В течение примерно заключительной секунды, в то время, как сигнал уже был обнаружен, чёрные дыры обратились вокруг друг друга 55 раз, разогнавшись до половины скорости света прежде, чем слиться в столкновении, которое высвободило огромное количество энергии в форме гравитационных волн, эквивалентных массе Солнца. Этот катаклизм, который произошёл 1.4 миллиарда лет назад, произвёл одну более массивную чёрную дыру, которая тяжелее Солнца в 20.8 раза. Этот второй случай ещё раз подтвердил правдивость ОТО Эйнштейна и возможность LIGO выявлять невероятно слабые гравитационные сигналы. Статья с подробной информацией о проделанной работе была опубликована в Physical Review Letters.

Выявление соответствия

Два интерферометра LIGO, каждый из которых имеет в длину 4 километра, разработаны таким образом, чтобы в результате прохождения гравитационной волны, их датчики перемещались на бесконечно малую величину. 14 сентября 2015 года детекторы уловили самый первые сигнал гравитационной волны, которая потянула за собой один датчик на такую величину, которая сопоставима с долей диаметра протона. Всего четыре месяца спустя, 26 декабря 2015 года, LIGO совершила запись второго сигнала, который отклонил детекторы на ещё меньшую величину.

«Когда мы обнаружили самый первый сигнал, он был настолько ясным и чётким, что мы смогли хорошо его отличить в общем потоке данных. Во втором случае всё намного сложнее. Это не одиночная вспышка сигнала, которую легко заметить, в этот раз он полностью похоронен в общем шуме».

Чёрные дыры слияние

На этой иллюстрации показан процесс слияния двух чёрных дыр с разной массой, в результате чего образуются гравитационные волны. Источник: T. Pyle/LIGO

Чтобы выделить этот сигнал и понять, был ли он действительно результатом прохождения гравитационной волны или просто шумом самих датчиков, учёные использовали специально разработанную технологию обработки сигнала, позволяющую погрузиться глубоко в шум от LIGO и вычленить в нём знакомые шаблоны и формы волн. Для этого исследователи заранее набрали базу данных сотен тысяч известных форм различных волн, соответствующих определённым массам и скоростям вращения чёрных дыр. Затем они прогнали сигнал LIGO через каждый шаблон волны в базе данных в поисках соответствия. А применив параметрическую оценку, в конечном итоге удалось выяснить, что сигнал, обнаруженный в обоих интерферометрах, соответствовал единственному сценарию слияния двух чёрных дыр с массами, превышающими массу Солнца в 14.2 и 7.5 раза, а произошло это событие на расстоянии 1.4 миллиарда световых лет от Земли. Видно, что в этом случае чёрные дыры менее массивны, чем в первый раз.

«Массы эти х чёрных дыр ближе к тем, которые мы выявляем в настоящее время, поэтому сигнал, пришедший от слияния этих объектов, говорит нам о процессе, который мы можем наблюдать в традиционной астрономии. начинается новая эра в астрономии, и теперь мы можем фактически исследовать Вселенную такими способами, какими не могли даже себе представить прежде».

Как достичь прошлого

То, что за первые четыре месяца работы детекторы LIGO уже успели обнаружить два сигнала гравитационных волн, порождённых совершенно разными системами чёрных дыр, говорит о многом. Казалось бы, можно на этом и остановиться. Но, в настоящее время в обсерватории происходит модернизация, которая должна ещё больше увеличить чувствительность к таким событиям. Как ожидается, работа по исследованию ткани пространства-времени начнётся уже осенью 2016 года. Учёные ожидают, что тогда им удастся обнаружить ещё больше гравитационных волн и других чрезвычайных астрофизических событий. Предполагается, что в результате модернизации получится перейти от выявления одной волны в несколько месяцев, до выявления нескольких волн за один месяц.

А если будет больше таких событий, то исследователи окажутся совсем близко к ответу на вопрос о том, как сливаются чёрные дыры. Астрономы выдвинули гипотезу, что есть два возможных сценария этого события. Поскольку чёрные дыры рождаются в результате взрыва звёзд, она гипотеза утверждает, что две такие звезды могли вращаться вокруг друг друга, а затем, ещё до своего слияния, сколлапсировать, в результате чего от них остаются две чёрные дыры. По другой версии, две независимые чёрные дыры, существующие в плотном населении чёрных дыр, могли стать гравитационно связанными, что привело к их слиянию.

«Это абсолютно разные сценарии, и единственная вещь, которую мы пока хотим выяснить, заключается в том, чтобы понять, какой сценарий происходит чаще. Для этого нам необходимо подождать большего количества событий, чтобы делать эти астрофизические открытия».

Осенью, когда LIGO вернётся в строй, ей будет помогать ещё один детектор под названием Virgo. Этот интерферометр расположен в Италии, а детектор его имеет в длину 3 километра. Но и сами учёные LIGO не стоят в стороне. Уже сейчас они разрабатывают новый дизайн обсерватории, который должен быть ещё чувствительнее. Всё это необходимо для наблюдения самых ранних событий во Вселенной.

Дело в том, что гравитационные волны на сегодняшний день является единственным источником информации о прошлом. В течение первых 380000 лет Вселенная была непрозрачна для света, но гравитационные волны могли пройти дальше, поэтому они являются единственным потенциальным инструментом для того, чтобы в нашей реальности исследовать самое начало времени.

По информации Массачусетского технологического института.

Comments

  1. Эдуард

    Объясните почему они говорят о таких далёких по времени событиях ? Ведь скорость распространения гравитационных волн на много выше скорости света

Оставьте комментарий

Добавить комментарий

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Лицензия Creative Commons «The Universe Times» Google