Гравитационные волны исследовали с помощью многолетнего анализа миллисекундных пульсаров.
Исследователи коллаборации NANOGrav (Североамериканской наногерцевой обсерватории гравитационных волн) представили результаты 15 лет наблюдений за миллисекундными пульсарами Млечного Пути. Анализ показал, что на их ритмы влияет растяжение и сжатие пространства-времени длинноволновыми гравитационными волнами.
Вращение парных черных дыр перед слиянием вызывает колебания пространства-времени. Такие слияния на протяжении 13,8 млрд лет существования Вселенной порождали гравитационные волны, которые накладываются друг на друга, как рябь от горсти камешков, брошенных в пруд, создавая фоновый гул, объясняют ученые.
Поскольку длина волны этих гравитационных волн измеряется в световых годах, для их обнаружения потребовалась решетка антенн размером с галактику. Исследователи проекта NANOGrav использовали в качестве такого телескопа множество миллисекундных пульсаров — быстро вращающихся нейтронных звезд. Радиосигнал от таких звезд по неизвестным причинам поступает на Землю с частотой в десятые доли миллисекунды.
Астрономы в течение 15 лет отслеживали 68 таких пульсаров, разбросанных в разных участках неба. Долгосрочный анализ изменения ритма, с которым радиосигналы поступают на Землю, показывают флуктуации, связанные с гравитационной «рябью», искривляющей пространство-время.
Помимо подтверждения существования фона, сформированного за миллиарды лет существования Вселенной, исследователи изучили, как менялось количество слияний двойных сверхмассивных черных дыр. Амплитуда сигнала показывает, что популяция смещается в сторону более высоких масс.
В то время как известные сверхмассивные черные дыры достигают максимальных масс около 20 млрд солнечных, многие из тех, которые создали фон, могли быть больше (около 40 или 60 млрд солнечных масс). Более того, количество таких объектов может быть гораздо больше, чем считалось ранее.
Астрономы подчеркивают, что это только первые результаты исследований. Дальнейший анализ гравитационного фона можно использовать, например, для поиска и идентификации областей, в которых расположены двойных сверхмассивные черные дыры.
Читать далее:
Ученые придумали, как бороться с артериальными бляшками
Ученые сами создали вселенные, чтобы понять природу темной материи
Загадку Солнца, которой 80 лет, наконец-то раскрыли
На обложке: художественная иллюстрация гравитационной ряби, которая «раскачивает» пульсары. Изображение: Aurore Simonnet, NANOGrav collaboration