3.6K
Одним из самых впечатляющих достижений последнего столетия в физике стало наблюдение гравитационных волн. Благодаря детекторам LIGO и Virgo ученым удалось зафиксировать пять событий ряби пространства-времени, четыре из которых порождены столкновением относительно небольших черных дыр и одно слиянием нейтронных звезд.
Но во Вселенной сталкиваются и значительно более крупные объекты – сверхмассивные черные дыры, в миллионы и миллиарды раз превосходящие по массе Солнце – гравитационные волны от слияний которых пока не обнаружены.
Большинство крупных галактик содержат центральную сверхмассивную черную дыру. Когда галактики сталкиваются, их центральные черные дыры сливаются в космическом танце, двигаясь по спирали друг к другу и испуская гравитационные волны с низкой частотой.
Несмотря на то, что гравитационные волны от таких событий значительно сильнее тех, что были зафиксированы ранее, они лежат за пределами «рабочих» частот установок LIGO и Virgo. В связи с этим охота на них переместилась с Земли в космос.
Согласно новому исследованию, представленному в Nature Astronomy, обнаружить гравитационные волны от слияния сверхмассивных черных дыр позволят пульсары, при этом произойти это должно в ближайшие 10 лет.
Пульсары представляют собой быстро вращающиеся нейтронные звезды, которые излучают радиоволны из районов магнитных полюсов. Поскольку импульс радиоизлучения предсказуем, то для фиксации обнаружения тонких отклонений, вызванных гравитационными волнами, подойдет массив хорошо изученных пульсаров.
«Появление разницы во времени между ожидаемым и фактическим прибытием сигнала от пульсара может указывать на гравитационные волны. По сути они действуют как детекторы гравитационных волн галактического масштаба», – рассказывает Чиара Мингарелли, ведущий автор исследования из Института Флэтайрона в Нью-Йорке (США).
В своей работе астрономы исследовали местную Вселенную в поисках галактик, которые скрывают пары сверхмассивных черных дыр, а затем определили, какие из них вероятнее всего столкнутся. Анализ также помог оценить, сколько времени потребуется для обнаружения одного из таких событий.
«За счет расширения массива известных пульсаров в течение следующих 10 лет или около того, повышается вероятность обнаружения гравитационных волн, по крайней мере, от столкновения одной пары сверхмассивных черных дыр», – добавила Чиара Мингарелли.
В ходе исследования ученые использовали данные небесного обзора 2MASS, полученные с 1997 по 2001 год, а также результаты моделирования столкновения галактик проекта «The Illustris». Проанализировав 5000 кандидатов, астрономы определили, что почти 90 из них содержат пару сверхмассивных черных дыр, стоящую на пороге слияния.