Открыт фон гравитационных волн, вызванный столкновением черных дыр

Ученые из Североамериканской наногерцовой обсерватории гравитационных волн NANOGrav обнаружили фон гравитационных волн, возникший из-за столкновения сверхмассивных черных дыр во Вселенной. Они несут примерно в миллион раз больше энергии, чем волны, выявленные LIGO и Virgo, и являются ультранизкочастотными, так как на подъем и спад одной волны могут уйти годы или даже десятилетия.

Результаты исследования опубликованы в журнале The Astrophysical Journal Letters.

Исследователи выявили фон гравитационных волн, наблюдая за периодичностью пульсаров. Когда между наблюдателем и пульсарами проходит гравитационная волна, их периодичность изменяется из-за искривления пространства-времени и сдвига в расстоянии, которое проходят радиоволны. Чтобы выявить прохождение гигантской гравитационной волны, исследователи в течение 15 лет измеряли точное время прибытия импульсов от 67 миллисекундных пульсаров в Млечном Пути с помощью обсерватории Аресибо, а также телескопов Green Bank и Very Large Telescope.

Обнаружены намеки на дополнительный сигнал, общий для поведения всех пульсаров в выборке. Наиболее вероятными источниками гигантских гравитационных волн, искажающих частоты, являются пары сверхмассивных черных дыр, которые сближаются друг с другом, вращаясь по спирали, прежде чем столкнуться.

Результаты исследования объясняют так называемую проблему последнего парсека. Предполагается, что сближению сверхмассивных черных дыр способствуют окружающие звезды и газ, которые «крадут» энергию вращения. Это происходит до тех пор, пока расстояние между черными дырами не становится равным примерно одному парсеку или трем световым годам.

Авторы отмечают, что нельзя исключать более экзотические космологические и астрофизические источники. Например, согласно теории струн, гравитационные волны могут создаваться одномерными дефектами пространства-времени, называемыми космическими струнами. Фон также может быть результатом Большого Отскока, когда предшествующая Вселенная коллапсировала, прежде чем начать новое расширение.

Исследования гравитационных волн могут помочь ученым более точно понять Вселенную и ее эволюцию. Например, они могут помочь выявить наличие и количество черных дыр во Вселенной, а также расшифровать происходящие в ней процессы. Это может стать важным шагом для более глубокого понимания происхождения Вселенной и ее будущего.