Само за година изследователите потвърдиха не една, а пет гравитационни вълни.

Гравитационните вълни, които са по същество вълни в тъканта на пространство-времето, като че ли станаха вече скучни и банални, но учените намират нови начини да предизвикат интерес.

В едно ново изследване, публикувано в списание Nature Astronomy (пълният текст е достъпен тук), се показва, че теоретично е възможно да се уловят гравитационни вълни с най-ниската честота, генерирани от събития като сливането на две свръхмасивни черни дупки, които са стотици милиони, дори милиарди пъти масата на Слънцето и се намират в центровете на галактиките. Откритието може да се случи в рамките на десет години.

^{Гравитационните вълни са вълни / смущения в средата, в която живеем - пространство-времето. Илюстрация: ESO/NASA.}

Междугалактически вълни

Съществуването на гравитационни вълни, първоначално предвидени от Теория на относителността на Айнщайн преди около сто години, бяха потвърдени едва миналата година. Събитието е записано от гравитационната обсерватория LIGO, чийто основатели бяха отличени тази година  с Нобеловата награда по физика.

Гравитационните вълни са генерирани от взаимодействия между много масивни ускоряващи се космически обекти, като неутронни звезди или  черни дупки. 

Източниците на петте открити гравитационни вълни бяха звездни, което означава, че черните дупки или неутронни звезди някога са били масивни, но обикновени звезди, най-много десетки пъти по-масивни от Слънцето. Двойка такива черни дупки или неутронни звезди въртят една около друга и в крайна сметка се сливат.

Но свръхмасивните черни дупки в центровете на галактиките могат да направят същото, когато две близки галактики се прегърнат в танца на гравитационното привличане и постепенно все повече се сближават. Проблемът е, че детектори като LIGO не могат да видят такива гравитационни вълни, тъй като честотата им е твърде ниска.

^{Галактиката Сомбреро, една от галактиките, чийто гравитационни вълни от сблъсък свръхмасивни черни дупки биха могли да се регистрират.}

Да чуем някой бас, а не само сопрано

Астрономите обаче искат да идентифицират и далеч по-силните гравитационни вълни като тези в резултат на сливането на свръхмасивни черни дупки - чудовищно масивни стотици милиони, дори милиарди пъти масата на Слънцето. Проблемът е, че нито LIGO, нито европейският детектор VIRGO могат да регистрират нискочестотни сигнали, каквито се генерират от изключително големи събития.

"Наблюденията на нискочестотните гравитационни вълни ще ни доближи до възможността да чуем бас певци, а не само сопрани", заяви Джоузеф Лацио (Joseph Lazio), главен учен на Deep Space Network към Jet Propulsion Laboratory на НАСА и съавтор на новото изследване.

За щастие учените вече са измислили решение. Според новата публикация в Nature Astronomy напълно е възможно да се открият гравитационни вълни от сливане на свръхмасивни черни дупки като се следят фините аномалии в пулсарите.

За да се регистрират такива вълни е нужна различна техника, която се смята, че може да се приложи през следващата година, а именно чрез наблюдение на пулсари в така наречената система Pulsar Timing Array (PTA).

Пулсарите бързо въртящи се неутронни звезди, които излъчват снопове радио вълни в две посоки, поради което някои ги наричат ​​"космически фарове". Тъй като пулсарите се въртят много бързо с предвидим постоянен и точен период, те могат да се използват като космически часовници.

Голям набор от добре подбрани пулсари може да се използва за измерване на много фини аномалии като гравитационните вълни. Многобройни пулсари са обект на непрекъснат контрол от Нанохерцовата обсерватория в Северна Америка за гравитационни вълни (North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves - NANOGrav), Parkes Pulsar Timing Array в Австралия и European Pulsar Timing Array (EPTA). EPTA е европейски проект, който комбинира пет 100 метрови радиотелескопа, за наблюдение на масив от пулсари с конкретната цел за откриване гравитационни вълни. 

^{Илюстрация на пулсари, които предоставят информация за излъчването на гравитационни вълни.}

Когато се съберат достатъчно данни, чрез изучаване на периодичността и силата на сигналите на пулсарите, учените могат да предположат наличието и силата на гравитационните вълни, ако сигналът на пулсара се забави дори съвсем малко.

"Разликата в пристигането на сигналите на пулсарите с времето, когато би трябвало да пристигнат, е свидетелство за наличието на гравитационна вълна", обяснява Киара Мингарели (Chiara Mingarelli), водещ автор на новото изследване от Центъра за компютърна астрофизика в Института Flatiron в Ню Йорк. "И тъй като пулсарите, които наблюдаваме са на около 3000 светлинни години от нас, те действат като детектор на гравитационни вълни  в галактически мащаб".

За да се предскаже къде и кога могат да възникнат сливания на свръхмасивни черни дупки, изследователите използват данни от Micron Survey 2 All-Sky (2MASS).

От 5000 галактики, които са участвали в изследването, учените намаляват списъка до 90 двойки свръхмасивни черни дупки, най-масивните от които се очаква да се слеят в рамките на следващите четири милиона години. Мингарели и екипа са уверени, че в следващите 10 години съществува голяма вероятност да се открият гравитационни вълни от най-малко една двойка свръхмасивни черни дупки".

Откритието на гравитационна вълна, генерирана от сливащите се свръхмасивни черни дупки, може да ни научи повече за образуването и сливането на галактиките и ще ни помогне да разгадаем още някоя от тайните на Вселената.

Още по темата

02/11/2017

Физика

Каква е скоростта на гравитацията?

16/10/2017

Космос

Първо регистриране на гравитационни вълни от сблъсък на неутронни звезди - нова ера на астрономията (видео)

03/10/2017

Физика

Нобеловата награда за физика е за регистрирането на гравитационните вълни

29/09/2017

Космос

Гравитационни вълни за първи път са видяни от три обсерватории (видео)