Роль пульсаров в обнаружение гравитационных волн
На первый взгляд галактики кажутся весьма хрупкими и деликатными астрономическими объектами — красота их спиральных разноцветных завитков поистине завораживает. Но все нет так прелестно, как кажется на первый взгляд. В центре каждой галактики находится сверхмассивная черная дыра, и наш Млечный путь не является исключением.
Массы черных дыр некоторых соседних галактиках в десятки миллиардов раз превышают массу Солнца, а по объёму – в несколько раз больше нашей Солнечной системы. Черные дыры – это концентрация огромной массы в относительно небольшом ограниченном пространстве – даже свет проходит достаточно быстро, дабы избежать гравитации черной дыры.
Но как они становятся столь огромными? В журнале «Science» недавно была опубликована статья о исследовании, в рамках которого учёные проверяли наиболее распространённое мнение, относительно того, что черные дыры становятся сверхмассивными за счёт слияния с себе подобными. Оказалось, что найти ответ на этот вопрос не так просто.
Ответ может крыться в смежном вопросе: когда две галактики сталкиваются, дабы сформировать новую галактику, что в этот момент происходит с черными дырами?
Когда галактики встречаются, дабы объединяясь создать новую, большую по массе и объёму галактику, черные дыры, находящиеся в их центрах «снижаются» в центр уже новосозданной галактики, где происходит их вращение друг вокруг друга. Но в конечном итоге этот «танец» завершается объединением черных дыр в новую, ещё более массивную черную дыру. Даже судя по названию, становится понятно, что черные дыры весьма затруднительно наблюдать, а следовательно и изучать.
Вращающиеся черные дыры являются самыми сильными во Вселенной источниками энергии, названной гравитационными волнами.
Гравитационные волны – согласно общей теории относительности Альберта Эйнштейна, создаются компактными астрономическими объектами огромной массы, за счёт возмущений гравитационного поля. В результате таких явлений, происходит изменение расстояний между объектами.
Например, гравитационные волны, проходящие через монитор компьютера или ноутбука, сначала проходят в одном направлении, а затем в перпендикулярном и так огромное множество раз.
К счастью для ПК, но к сожалению, для астрономов, гравитационные волны являются чрезвычайно слабыми. Но способ обнаружения гравитационных волн всё же существует – для этого предполагается использование других астрономических объектов – пульсаров, которые являются остатками взрывов массивных звёзд – сверхновых.
Хотя пульсары не настолько объёмны, их массы вполне достаточно, чтобы «расколоть» атомы на ядра и электроны. По массе пульсары, как правило, в два раза больше Солнца, а их объем можно сравнить с размерами большого города.
Так какую же роль играют пульсары в определении гравитационных волн? Во-первых, они чрезвычайно быстро вращаются – некоторые пульсары могут совершать порядка 700 оборотов за секунду. Во-вторых, они испускают интенсивные, подобные маяку, лучи радиоволн, которые на своём пути к Земле становятся «регулярными сигналами-импульсами времени».
Таким образом гравитационные волны от «дуэта» черных дыр нарушают приём этих импульсов, благодаря чему астрономы и могут измерить их размеры.
Учёные – авторы научной публикации пришли выводу, что теория о том, дескать черные дыры «растут» за счет поглощения других черных дыр, не совместима с полученными ими данными.
Если бы теория была правильной, то гравитационные волны существовали на высоте, которая бы стала причиной того, что импульсы сигнала времени появлялись менее регулярно, чем было измерено. По мнению учёных это означает, что черные дыры, вероятно всего, становятся сверхмассивными каким-то иным способом.
Для измерения импульсов сигнала времени пульсара учёные использовали данные прибора CSIRO радиотелескопа «Паркс». Данные охватывают более 10 лет исследований и являются одними из самых точных.
В опубликованной статье авторы сравнили обработанные данные с предположениями относительно поведения гравитационных волн согласно нескольким теориям «роста» черных дыр. Учёные убеждены, что им всё же удастся разгадать тайну «неуловимых черных дыр».
