Значительное пополнение: LIGO и VIRGO "поймали" ещё четыре всплеска гравитационных волн

Российские и зарубежные астрономы, работающие с гравитационными обсерваториями LIGO и Virgo, объявили об обнаружении ещё четырёх всплесков, порождённых слияниями чёрных дыр.

"Да здравствует гравитационно-волновая астрономия! Она родилась всего-то три года назад при сенсационной регистрации первых экзотических событий, вполне встала на ноги и поставляет всё новые и новые интереснейшие данные, без которых уже невозможно представить развитие астрономии и космологии", — рассказывает Сергей Вятчанин, профессор МГУ и один из членов коллаборации LIGO.

Напомним, что в сентябре 2015 года, фактически сразу после включения обновлённого LIGO, учёные обнаружили всплеск гравитационных волн, порождённых сливающимися чёрными дырами. Впоследствии, LIGO зафиксировал ещё пять подобных событий, порождённых, за одним исключением, похожими слияниями крупных чёрных дыр.

Открытие запустило новую серию больших споров среди учёных – как именно могли возникнуть подобные пары чёрных дыр и можно ли "увидеть" историю их образования в том, как происходит процесс их слияния.

Часть астрономов сегодня считает, что чёрные дыры в таких парах рождаются в одиночестве, и лишь через очень продолжительное время они встречаются с другим подобным объектом, сближаются с ним и сливаются. Подобная теория накладывает очень строгие ограничения на частоту таких слияний и место, где они могут происходить – фактически, такие пары чёрных дыр могут возникать только внутри сверхплотных шаровых скоплений на окраинах галактик.

Ответ на этот вопрос пока дать затруднительно из-за небольшого числа открытых слияний чёрных дыр. Вятчанин и его коллеги по коллаборации, а также участники проекта VIRGO, почти удвоили число известных гравитационных всплесков, а также обнаружили множество новых потенциальных всплесков "эйнштейновских волн". Это уже позволяет давать некоторые оценки.

Все эти события, как отмечают учёные, были открыты в ходе второго цикла наблюдений. Он начался в ноябре 2016 года и закончился в августе 2017 года. Помимо уже известного первого слияния нейтронных звёзд и трёх отголосков столкновения чёрных дыр, учёным из LIGO и ViRGO удалось найти и подтвердить ещё четыре события такого рода.

На этом рисунке показаны массы столкнувшихся чёрных дыр и результата их слияния (отмечены голубым цветом), обнаруженные при помощи LIGO и Virgo. Фиолетовым показаны массы чёрных дыр, найденных в ходе исследований неба в УФ-диапазоне. Жёлтым — массы известных нейтронных звёзд. Оранжевым — массы компонентов столкновения GW170817. Шкала слева — в солнечных массах.

Все они, помимо статистики по числу столкновений чёрных дыр, принесли и массу других открытий. К примеру, новое событие GW170729 было вызвано гравитационными волнами от самого массивного и отдалённого источника из когда-либо наблюдавшихся, пишет РИА Новости.

Оно произошло примерно пять миллиардов лет тому назад, когда слились две чёрные дыры, чья масса предположительно в 50 и 35 раз превышала массу Солнца. По расчётам учёных, "продукт" их слияния похудел примерно на пять солнечных масс, чья энергия была излучена в виде гравитационных волн.

Следующий всплеск, GW170809, был уникален тем, что на его примере учёные впервые смогли измерить поляризацию гравитационных волн. Это крайне важно для проверки теории относительности и поисков возможных следов "лишних" измерений и параллельных миров.

Аналогичным образом, третья новая вспышка "эйнштейновских волн", GW170818, помогла астрономам локализовать положение источника этого излучения с очень высокой точностью.

Всё это, как отмечают исследователи, позволило им сделать некоторые выводы о "демографии" чёрных дыр и их потенциальной "родине". К примеру, замеры LIGO и Virgo неожиданно показали, что подобные объекты крайне редко обладают высокой скоростью вращения. Это не характерно для известных пар чёрных дыр и других объектов в Млечном Пути, и также говорит в пользу их "одиночного рождения".

С другой стороны, частоты слияний и типичные массы чёрных дыр пока укладываются в предсказания теории. Необычно малых и крупных объектов, попадающих в своеобразную "запрещённую зону", специалисты, работающие с данными LIGO и Virgo, пока не обнаружили.

Обновление LIGO, которое учёные планируют завершить в конце этого года, поможет открыть ещё больше столкновений чёрных дыр.

"В начале следующего года начнётся очередной третий цикл научных наблюдений детекторов LIGO и Virgo. Предполагается, что в этом цикле в них для повышения чувствительности будет использован квантовый "сжатый свет". Это будет первое использование в гравитационно-волновых детекторах квантовых технологий, разработкой которых в частности занимается группа Московского университета", — заключает Фарит Халили, профессор физического факультета МГУ.