Обнаружены гравитационные волны от колоссальных черных дыр с помощью космических часов

Вы не видите и не чувствуете этого, но все вокруг вас, включая ваше собственное тело, медленно сжимается и расширяется. Это странный эффект кривления пространства-времени от гравитационных волн, проходящих сквозь нашу галактику, согласно новому исследованию команды ученых из Физического фронтира наногерцовой обсерватории гравитационных волн NANOGrav национального научного фонда США.

Результаты, опубликованные сегодня в Astrophysical Journal Letters, получены в ходе работы Североамериканской наногерцовой обсерватории гравитационных волн (NANOGrav), объединяющей команду исследователей из более чем 50 учреждений в США и за рубежом. Команда провела анализ "выгоревших" звезд, известных как миллисекундные пульсары, которые вращаются сотни раз в секунду и испускают радиоимпульсы, подобные тикам высокоточных космических часов.

В ходе исследования команда обнаружила, что импульсы таких пульсаров, наблюдаемые в данных радиотелескопов за 15 лет, демонстрируют некоторые изменения "частоты тика". Их анализ дает доказательства того, что эти изменения вызваны низкочастотными гравитационными волнами, искажающими структуру физической реальности, известной как пространство-время.

Согласно результатам команды NANOGrav, пространственные искажения от гравитационных волн создают впечатление, что частота радиосигналов пульсаров меняется. На самом деле это растяжение и сжатие пространства между Землей и пульсарами, что приводит к тому, что радиоимпульсы приходят на Землю раньше или позже на миллиардные доли секунд, чем ожидалось. Эти результаты представляют первое доказательство существования фоновых гравитационных волн - своего рода "супа" из искажений пространства-времени, пронизывающего всю Вселенную, что долгое время предсказывалось учеными.

Гравитационные волны были впервые предсказаны Альбертом Эйнштейном в 1916 году. Они не были подтверждены до 2015 года, когда Лазерный интерферометрический гравитационный волновой обсерваторий (LIGO) обнаружил пространственные риплы, проходящие через Землю. Хотя источником этих гравитационных риплов было столкновение двух далеких черных дыр, обнаруженное пространственное искажение было мельче ядра атома. По сравнению с тем, что измерила команда NANOGrav, видимый сдвиг времени пульсаров составляет несколько сотен миллиардных долей секунды и представляет собой изгиб пространства-времени между Землей и пульсарами, протяженностью примерно как поле для американского футбола.

Эти искажения пространства-времени вызваны столь огромными гравитационными волнами, что расстояние между двумя волнами составляет 2-10 световых лет, или около 9-90 триллионов километров. Результаты команды предоставляют новые понимания о том, как развиваются галактики и как растут и сливаются сверхмассивные черные дыры. Обширные искажения пространства-времени, выявленные в их исследованиях, указывают на то, что чрезвычайно массивные пары черных дыр могут быть распространены по всей вселенной, возможно, в количестве сотен тысяч или даже миллионов. В конечном итоге команда NANOGrav ожидает, что сможет определить конкретные пары сверхмассивных черных дыр, прослеживая гравитационные волны, которые они излучают. Возможно, они даже обнаружат следы гравитационных волн из самых ранних периодов Вселенной.

• Магнитные вихри на полюсах Юпитера
• Уникальный диск вокруг Веги: что раскрыли телескопы Hubble и Webb
• Учёные готовятся к амбициозному исследованию тёмной материи и энергии
• Объяснено происхождение рентгеновского излучения от черных дыр
• Космический корабль DART NASA навсегда изменил форму и орбиту лунного астероида
• Учёные выявили человеческое влияние на рост озона в верхней тропосфере
• Новая модель опровергла ведущую теорию о формировании континентов Земли
• Сверхмассивная черная дыра растет как младенческая звезда