После первого исторического обнаружения гравитационных волн в 2015 году с помощью наземных детекторов, исследователям удалось вновь обнаружить волны Альберта Эйнштейна с помощью совершенно иной техники. Этот подход отслеживает изменения расстояний между Землей и звездами-маяками в ее галактической окрестности, называемыми пульсарами, которые показывают, как пространство между ними растягивается и сжимается в результате прохождения гравитационных волн.
Если в первоначальном открытии были замечены волны, возникающие в результате столкновения и слияния двух черных дыр звездной величины, то наиболее вероятным источником последнего открытия является объединенный сигнал от многих пар гораздо более крупных черных дыр, масса которых в миллионы или даже миллиарды раз превышает массу Солнца. Эти волны в тысячи раз сильнее и длиннее тех, что были обнаружены в 2015 году, с длиной волны до десятков световых лет. В отличие от них, пульсации, обнаруженные с 2015 года с помощью метода, называемого интерферометрией, имеют длину всего в десятки или сотни километров.
«Мы можем сказать, что Земля покачивается из-за гравитационных волн, которые распространяются по нашей Галактике», — говорит Скотт Рэнсом, астрофизик из Национальной радиоастрономической обсерватории США в Шарлоттсвилле, штат Вирджиния.
Поймать волну
Три коллаборации, которые собирали данные о пульсарах, сообщают о похожих результатах: североамериканская группа NANOGrav; Европейская система синхронизации пульсаров при участии астрономов из Индии; и система синхронизации пульсаров Паркса в Австралии. Четвертая коллаборация, Китайский центр синхронизации пульсаров, утверждает, что обнаружила сигнал, используя данные всего за три года, благодаря исключительной чувствительности сферического телескопа с пятисотметровой апертурой (FAST), который был открыт в 2016 году в регионе Гуйчжоу.
Кейя Ли, радиоастроном из Пекинского университета, возглавлявший исследование FAST, говорит, что результат его не удивил. «Мой расчет гравитационно-волновой чувствительности обсерватории FAST был сделан еще в 2009 году, когда я был аспирантом».
Все исследовательские группы используют массивные радиотелескопы для наблюдения за «миллисекундными» пульсарами. Это невероятно плотные нейтронные звезды, которые излучают радиоволны со своих магнитных полюсов. Каждый раз, когда пульсар вращается вокруг своей оси, его радиолуч проходит в пределах прямой видимости Земли и выходит из нее, в результате чего образуется импульс с регулярными интервалами. Миллисекундные пульсары вращаются быстрее всего, до нескольких сотен раз в секунду.
«Мы можем использовать их практически как часы», — говорит Эндрю Зик, радиоастроном из Австралийского национального телескопа в Сиднее. Небольшие изменения во времени прихода сигналов пульсара могут означать, что пространство между звездой и Землей изменилось в результате прохождения гравитационной волны.
«Это была долгая и терпеливая игра», — говорит Зик. «Теперь мы действительно начинаем открывать окно в этот ультранизкочастотный спектр гравитационных волн».
Нет комментариев