Image Image Image Image Image Image Image Image Image Image

Новости астрономии и астрофизики — The Universe Times | 26.09.2017

Scroll to top

Top

3 комментария

Продолжаются поиски источника зарегистрированных гравитационных волн

Продолжаются поиски источника зарегистрированных гравитационных волн
shortstoryf

14 сентября 2015 года наземная обсерватория LIGO обнаружила гравитационные волны — колебания в ткани пространства — времени — произведённые парой чёрных дыр, когда они закручивались вокруг друг друга перед слиянием. Пришедший сигнал имел продолжительность менее половины секунды. Это открытие стало первым непосредственным наблюдением гравитационных волн, предсказанных Альбертом Эйнштейном столетие назад.

Сливающиеся чёрные дыры

Сливающиеся чёрные дыры в представлении художника. Источник: ESA–C.Carreau

Спустя два дня после обнаружения, команда LIGO оповестила и привела в полную готовность огромное количество как земных, так и орбитальных обсерваторий. Это было сделано с целью поиска возможного источника гравитационных волн. В то время его природа была неясной, и учёные надеялись, что последующие наблюдения по всему электромагнитному спектру могли бы предоставить ценную информацию о месте их возникновения.

Гравитационные волны высвобождаются в момент времени, когда массивные тела начинают ускоряться, а их эмиссия должна произойти в момент, когда плотные звёздные остатки, такие как нейтронная звезда или чёрная дыра, начинают по спирали приближаться друг к другу. Модели предсказывают, что слияние двух чёрных дыр звёздной массы не породить излучения ни на какой длине волны всего спектра. Но если в этот процесс вовлечена одна или две нейтронные звезды, то характерная подпись этого события должна прослеживаться через весь электромагнитный спектр. Другим возможным источником гравитационных волн считается несимметричный взрыв сверхновой звезды, который также испускает излучение по широкому диапазону длин волн.

У обсерватории LIGO не было возможности указать конкретное местоположение источника гравитационных волн — она может только указать достаточно большой участок неба. Поэтому и были задействованы остальные обсерватории: исследователи начали штудировать их гигантские архивы данных в поисках случайной записи информации из предполагаемого участка неба во время фиксации гравитационных волн. Одновременно все эти обсерватории были нацелены на требуемый участок неба с целью поиска любого возможного остаточного явления этого эффекта. Так, международная обсерватория «Интеграл», предназначенная для исследования гамма-лучей, очень чувствительна к непостоянным источникам высокоэнергетического излучения. Команда учёных начала изучение информации для поиска признаков внезапной вспышки жёсткого рентгена или гамма-лучей, которые должны были зарегистрированы во время обнаружения гравитационных волн.

В частности, исследователи проанализировали данные от антисовпадательной защиты, внутри которой установлен германиевый спектрометр SPI, состоящий из 19 отдельных детекторов. Германиевые детекторы охлаждаются до температуры около 80 К, что даёт возможность достичь беспрецедентного энергетического разрешения 2 кэВ на энергии 1 МэВ. Антисовпадательная защита предназначена для сортировки излучения и частиц, которые попадают в детектор из участков неба, которые не входят в программу исследований. Для большей убедительности была проанализирована информация от телескопа с кодирующей маской IBIS, хотя в момент обнаружения гравитационных волн он смотрел совершенно в другое место.

«Источник, обнаруженный LIGO, высвободил огромное количество энергии в виде гравитационных волн, а пределы, установленные на возможное гамма-излучение, фиксируемое нашим аппаратом, в один миллион раз меньше».

Движение массивных тел через ткань пространства-времени порождает осцилляции, вследствие чего, посредством импринтинга, сигнал распространяется далеко за пределы источника посредством неоднородностей в самой ткани, которые и называют гравитационными волнами. Эта визуализация демонстрирует эффект этих колебаний, который заключается в последовательном сжатии и растяжении пространства-времени. Источник: ESA–C.Carreau

Последующий анализ данных обсерватории LIGO показал, что гравитационные волны были произведены парой сливающихся чёрных дыр, каждая из которых имеет массу примерно в 30 раз больше Солнца. Расстояние до них составляет около 1.3 миллиарда световых лет. Как говорилось выше, учёные не ожидали увидеть хоть какое-то излучение в электромагнитном спектре от слияния чёрных дыр, поэтому пустая информация от обсерватории «Интеграл» только подтверждает эту теорию. Точно так же и другие обсерватории: они не обнаружили вообще ничего начиная от радио и инфракрасного диапазона и заканчивая оптическим и рентгеновским.

Исключение составил лишь детектор гамма-взрывов, установленный на космическом телескопе «Ферми», который наблюдал то, что можно назвать внезапной гамма-вспышкой. Событие это произошло спустя 0.4 секунды после того, как гравитационные волны были обнаружены. Взрыв продлился приблизительно одну секунду и прибыл из области неба, которая входит в полосу, идентифицированную LIGO. В результате этого в научной среде пошли предположения, что две сливающиеся чёрные дыры, наоборот, могли выпустить гамма-лучи наряду с гравитационными волнами.

Однако, если бы эта гамма-вспышка имела космическое происхождение, или было связано с источником гравитационных волн, или с каким-то другим астрофизическим явлением во Вселенной, её также должна была зафиксировать и обсерватория «Интеграл». Отсутствие этого события на всех инструментах «Интеграла» предполагает, что данные «Ферми» не могут быть связаны с обнаружением гравитационных волн.

«Наши результаты выдвигают на передний план важность совместных скоординированных действий между учёными и их средствами наблюдения по всему миру».

Координация станет ещё более важно, когда появится возможность наблюдать гравитационные волны на не Земле, а в космосе. Это является приоритетной целью для миссии L3, которая входит в космическую программу Европейского Космического Агентства. В настоящее время технологии этой миссии отрабатываются в космическом пространстве с помощью LISA Pathfinder.

Космическая обсерватория будет способна обнаружить гравитационные волны от слияния сверхмассивных чёрных дыр в центрах галактик в течение многих месяцев до окончательного их объединения. Ясно, что это позволит определить источник их местонахождения намного более точно.

По информации Европейского Космического Агентства.

Comments

  1. «когда появится возможность наблюдать гравитационные волны на не Земле, а в космосе.»
    А не проще ли было пойти тореным путем и постараться сгенерировать эти волны в лаборатории??
    http://wk45.ucoz.ru/news/tak_potrjasem_zhe_prostranstvo/2016-03-08-108

  2. Объясните мне кто нибудь, почему они пытались обнаружить телескопами это столь не близкое событие на небе , если скорость распространения гравитационных волн на много больше скорости света ?

    • shortstoryf

      Я так понимаю, что с помощью телескопов они ищут источник гравитационных волн. Сами же волны идентифицированы посредством запаздывания сигнала лазерного луча в обсерватории на земле LIGO.

Оставьте комментарий

Добавить комментарий

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