Image Image Image Image Image Image Image Image Image Image

Новости астрономии и астрофизики — The Universe Times | 24.02.2018

Scroll to top

Top

Нет комментариев

Обнаружение гравитационных волн посредством наблюдения звёзд

Обнаружение гравитационных волн посредством наблюдения звёзд
shortstoryf

Пролетающая мимо наблюдателя гравитационная волна вносит изменения в видимые позиции звёзд, а космический телескоп «Гайя» как раз и предназначен для того, чтобы это движение фиксировать.

Последняя Нобелевская премия по физике перешла к разработчикам обсерватории LIGO, которая занимается поиском событий возникновения гравитационных волн посредством лазерного интерферометра. Однако, как оказалось, существуют и другие методы, способные получать такой же результат. Один из них заключается в измерении очень маленький смещений звёзд, которые мы видели бы, когда гравитационная волна вошла в область Земли. Новые вычисления показывают, что эти измерения должны быть вполне выполнимы с использованием данных высокого разрешения о позициях звёзд на небе. Именно этой работой и занимается космическая обсерватория «Гайя». Исследователи утверждают, что этот метод был бы очень чувствителен к сверхнизкочастотным волнам, производимым слияниями свверхмассивных чёрных дыр и, возможно, в больших взрывах.

Гравитационные волны генерируются сильными событиями, такими как столкновения чёрных дыр или нейтронных звёзд, то есть объектов, экстремальная плотность которых сильно деформирует окружающее пространство-время. LIGO выявляет гравитационные волны посредством фиксации растяжений и сжатий, которые они производят с пространством-временем, но и само прохождение волны также заставило бы Землю колебаться относительно звёзд. Таким образом, отдалённые звёзды, рассматриваемые с Земли или с орбиты с помощью космического телескопа, могли бы временно переместиться или изменить свою позицию предсказуемым способом.

Выявление гравитационных волн, наблюдая внегалактические объекты, а не звёзды, было предложено в 1990-х годах. И уже с тех пор астрономы, объединившись в больше группы, ищут гравитационные волны посредством выявления эффектов, которые они оказывают на радио выбросы пульсаров, для которых регулярный поток быстрых импульсов был бы немного сдвинут по частоте. Теперь же, астроном Кристофер Мур из Кембриджского университета в Великобритании и его коллеги предсказали появления следов, которые могут оставлять гравитационные волны в крупном поле звёзд, наблюдаемом космическим телескопом «Гайя» Европейского Космического Агентства. Обсерватория была запущена в конце 2013 года и предназначена для наблюдения позиций звёзд в нашей Галактике с высокой точностью.

Звёзды

Пример того, как звёзды на небосводе могут колебаться в результате прохождения гравитационной волны. Если определить определённый «шаблон»колебаний, то с лёгкостью можно вычислить амплитуду, частоту и поляризацию. Стрелки указывают на перемещения,перемещения увеличены для наглядности.

Данные от «Гайи» будут опубликованы в начале 2020-х годов. После этого исследователи попытаются впервые измерить предсказанный эффект на реальных звёздах. Уже в то время как обсерватория только разрабатывалась, учёные признавали тот факт, что поиск гравитационных волн станет одной из потенциальных задач инструмента. Много факторов способствуют выполнению этого подхода, включая точность и длительность астрометрических измерений. «Гайя» будет наблюдать примерно миллиард звёзд в течение 5-10 лет, определяя местоположение каждой из них по крайней мере 80 раз в течение этого времени. Наблюдение такого количества звёзд является очень важным шагом вперёд.

Мур и его коллеги показали, что гравитационные волны производят характерную текстуру изменений позиций всех звёзд. Исследователи смоделировали волны, произведённые парой сверхмассивных чёрных дыр, вращающихся вокруг друг друга, и продемонстрировали, что эти волны должны быть зафиксированы на примере 100000 звёзд, изучаемых обсерваторией. Анализ миллиарда звёзд не проводился, так как сам процесс решения является очень требовательным в вычислительным мощностям. Этот метод чрезвычайно эффективен для волн сверхнизких частот, на уровне микрогерц и наногерц. Это означает, что одно колебание может занять годы. Однако, никто не может гарантировать полный успех задуманного.

«Может оказаться так, что все волны на этих сверхнизких частотах окажутся слишком слабыми даже для «Гайи». Наиболее вероятным источником гравитационных волн, видимых для телескопа, будет пара сверхмассивных чёрных дыр, вращающихся вокруг друг друга на очень близких орбитах с периодом около года и расположенных в центре большой, относительно близкой галактики. Такие объекты могут иметь массу между 10 и 100 миллионами солнечных масс».

Другие специалисты говорят, что это довольно изящная идея, и она стоит усилий, даже не смотря на то, что её будет сложно выполнить хотя бы из-за наличия конфликтных сигналов от инструментов и приборов, и других эффектов, таких как изменение ориентации аппарата. Хотя, все подтверждают, что предположения и результаты моделирования соответствуют возможностям инструмента. Для таких исследований требуется именно космический телескоп, поскольку преломления в атмосфере Земли предотвращает наблюдения подобных эффектов. Этот подход может показать источники гравитационных волн, которые сложно наблюдать в интерферометрических данных LIGO. К ним относят первородные волны, образованные в инфляционную эпоху Большого взрыва. «Гайя» в состоянии наблюдать волны, испускаемые, когда звезда в галактике сливается с центральной сверхмассивной чёрной дырой, что является довольно обычным явлением.

По информации Американского физического общества.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Оставьте комментарий

Добавить комментарий

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

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