Новий аналіз даних лазерних інтерферометрів LIGO та Virgo, обсерваторій реєстрації гравітаційних хвиль у США та Італії, збільшив кількість зареєстрованих випадків виявлення гравітаційних хвиль до одинадцяти.

Близько п’яти мільярдів років тому у дуже далекій галактиці дві масивні чорні діри з масами 34 і 51 маси Сонця злились, утворивши чудовисько масою 80 мас Сонця. Ця драматична подія виділила енергію, еквівалентну п'яти масам нашого Сонця, і вона поширилася у вигляді сильних гравітаційних хвиль у космосі зі швидкістю світла.

Найдальший і найсильніший

Наприкінці липня 2017 року ці невеликі просторово-часові сканування, передбачені Альбертом Ейнштейном більше століття тому, вразили нашу Землю. На сьогодні їх зафіксували найточніші вимірювальні прилади, розроблені та виготовлені людьми. GW170729, як називають цей сигнал гравітаційної хвилі, є найдальшим і найсильнішим із чотирьох нових явищ, зафіксованих під час спостережень двома американськими детекторами LIGO (Laser Interferometry Gravitational-wave Observatory) та детектором Діви в Італії. Протягом перших двох сезонних спостережень з 2015 по 2017 рік LIGO зареєстрував сім додаткових подій. Два з них також були захоплені пристроєм Virgo у серпні 2017 року, коли цей європейський детектор працював одночасно з американським LIGO. Детальний аналіз усіх наявних даних, представлений у листопаді 2017 року, дозволив виявити ще чотири явища, тому ми вже зареєстрували 11. За словами Патрісії Шмідт (Університет Радбуда, Нідерланди), члена групи, яка представила Результати, нове відкриття допоможе охарактеризувати характеристики популяції бінарних чорних дір та частоту їх зіткнень та злиття.

Частота злиття

злиття
На графіку показано маси всіх десяти випадків злиття двійкових чорних дір, що спостерігаються детектором LIGO (синій колір). Також показані нейтронні зірки з відомою масою (жовтий) та маси компонентів пари нейтронних зірок, які зрослися на GW170817 (оранжевий). Ваги чорних дір, відомі під час рентгенівських робіт, показані фіолетовим кольором, джерело LIGO/Діва/Північно-Західний університет.

Зокрема астрономам цікаво розподілити маси зоряних чорних дір - залишків вибухів наднових. Наприклад, явище, позначене як GW170729, спричинило проблеми для теоретиків, оскільки існуючі моделі еволюції зірок не передбачають утворення чорних дір, важчих за 50 сонячних мас. Навіть із згаданими новими відкриттями, урожай початкових сезонів спостережень може ще не завершитися, каже фізик Джо ван ден Бранд (Нідерландський національний інститут субатомної фізики, Амстердам, Нідерланди). Незважаючи на чотири нових статистично значущих відкриття, у співпраці LIGO/Діва був опублікований список з 14 маргінальних кандидатів, і в лютому 2019 року всі дані повинні бути загальнодоступними. Зовнішні групи також можуть знайти щось цікаве в цих даних, зазначає ван ден Бранд. У статті, що додається, команда використала наявні спостереження, щоб продемонструвати, що частота злиття двійкових чорних дір становить від 10 до 100 випадків на кубічний гігапарсек, що становить 3,5 · 1028 кубічних світлових років - у кубі з краєм 3,26 млрд. Світла -років. років) протягом одного року. Це число збільшується із збільшенням червоного зміщення (тобто з відстанню) саме так, як очікувалось, оскільки це підтверджує інформацію про те, що частота утворення зірок була набагато вищою в минулому, ніж зараз.

Сподіваються сподівання

Всі три детектори гравітаційних хвиль (два з них у системі LIGO) готуються та вдосконалюються до наступного сезону спільних спостережень. Коли LIGO і Діва знову почнуть свої спостереження (кінець березня 2019 року), ми, безумовно, виявимо ще багато злиття двійкових чорних дір, говорить генеральний директор LIGO Девід Рейтце (Caltech, США). Дійсно, із збільшенням чутливості апарату вчені очікують виявляти в середньому щонайменше одне явище щотижня.

RNDr. Зденек Комарек

Увійдіть або зареєструйтесь, щоб отримати доступ до ексклюзивного вмісту передплатників або замовити друковану версію журналу Quark.