Гравитационные волны, вторично

Общество

 

Ученые, работающие на обоих американских обсерваториях LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), второй раз зафиксировали гравитационные волны. Сигнал заметили 26 декабря 2015 года и назвали GW151226. Происходит он от пары черных дыр, которые объединились в одно целое. Их массы превосходят массу Солнца в 14 и 8 раз. Обнаружен сигнал значительно слабее, чем зарегистрирован 14 сентября прошлого года. Повторное обнаружение гравитационных волн свидетельствует: в астрономии началась новая эра.

Симуляция возникновение гравитационных волн при слиянии черных дыр. (Изображение: LIGO/T. Pyle).

 

26 декабря 2015 года в 4:48:54 по среднеевропейскому времени оба LIGO-детекторы (в луізіантському Ливингстоне и вашингтонском Генфорді, США) во время первого цикла наблюдений зафиксировали сигнал. Волны достигли детектор в Ливингстоне на 1, 1 миллисекунду быстрее, чем у Ганфорді. Он прятался в шуме детекторов и был откровенно слабее, чем тот, который удалось обнаружить в сентябре 2015 года.

 

Успеху ученые обязаны согласованном фильтровые (Matched-Filter), через который осуществляли поиск: алгоритм сравнивает данные с многими ранее за вычетом сигналами и отсеивает те, которые не подходят под определенные критерии (ищет совпадения match).

 

Зафиксированы сигналы обоснованы высоко точными осцилографічними моделями, которые разработали ученые из Института гравитационной физики имени Макса Планка (Институт имени Альберта Айнштайна, IAA). Они первыми создали условия для того, чтобы LIGO-команда констатировала: гравитационные волны исходят от двух черных дыр, сплавились воедино.

 

«Это фантастически, и наши модели смогли выхватить из шума слабый, но невероятно ценный сигнал гравитационных волн, – рассказывает Алессандра Буанно (Alessandra Buonanno), директор ИАА и профессор Мэрилендского университета. – GW151226 идеально согласуется с нашими теоретическими предположениями о том, как две черные дыры десятки раз обходят друг друга и в конце концов сливаются в единое целое».

 

Следующие исследования после обнаружения сигнала, для которых ИАА осуществлял половину расчетов, обнаружили астрофизические свойства наблюдаемого двойной системы. В этом понадобился и атлас – самый мощный в мире суперкомпьютер для анализа данных о гравитационные волны со значительно большей вычислительной мощностью, чем другие системы LIGO и Virgo-коллабораций.

 

Согласно результатам анализа система GW151226 состоит из двух черных дыр: масса одной – 14-кратная масса нашего Солнца, масса другой – 8-кратная. Обе гравитационные ловушки сплавились воедино на расстоянии около 1, 4 миллиардов световых лет от Земли. Ученые обнаружили, что по крайней мере одна из черных дыр крутилась вокруг собственной оси. Такое объединение випроменило эквивалент одной Солнечной массы в виде энергии гравитационных волн, оставив черную дыру, что крутится, с массой 21 Солнца.

 

Ученые из Института имени Макса Планка в рамках деятельности неправительственной организации LIGO Scientific Collaboration подкрепили этот сценарий многочисленными релятивистскими симуляциями. Они подсчитали признаки сплавления черных дыр со свойствами GW151226. Согласно результатом показатель определенной длительности сигнала вполне согласуется с упомянутыми ранее моделями гравитационный волн, которые использовали для того, чтобы определить астрофизические признаки источники. Это доказывает, что GW151226 возникла в результате столкновения двух звездных черных дыр в общей теории относительности

 

Сигнал, который отделили от шумов детектора, сильно отличается от пойманного осенью (GW150914). Прежде всего масса дыр меньше (осенью речь шла о слиянии дыр с массами 36 и 29 солнечных), поэтому и инструменты измеряли сигнал дольше – около одной секунды (предыдущий – 0,2 секунды), – это время 27 оборотов черных дыр до момента слияния (14 сентября 2015 года наблюдали лишь 5 кругов). В течение этой секунды сила гравитационных волн выросла с 35 до 430 Герц. Максимальную амплитуду относительных изменений длины приравняли к 3×10-22 – это примерно втрое меньше, чем у сигнала GW150914.

 

«Теперь даже скептики должны признать, что наши первые измерения не были статистической погрешностью, – убежден Брюс Аллен (Bruce Allen), директор Института имени Макса Планка в Ганновере. – Я вполне уверен, что в следующие несколько лет мы будем наблюдать подобные сплавление черных дыр и сможем немало узнать о Вселенной».

 

То есть нарацьована в течение прошлых 20 лет методика анализа данных функционирует, как и надеялись. «В результате второго открытия мы оказались на пути к настоящей астрономии гравитационных волн. Теперь можем начать исследование множества источников в неизвестной части Универсума, – рассказывает Карстен Данцман (Karsten Danzmann), директор ИАА в Ганновер и Института гравитационной физики в Университете имени Лейбница (Ганновер). – После стольких лет исследований, разработок и подготовки радует то, что наша мечта наконец представляется правильной».

 

Следующие наблюдения «О2» в рамках проекта Advanced LIGO начинаются с осени и продлятся около 6 месяцев. До тех пор нужно еще улучшить чувствительность детекторов LIGO и предоставить им способности охватывать в 1,5 – 2 раза больший объем космоса, чем до сих пор. В разведке примет участие и обсерватория GEO600, что неподалеку от Ганновера. Virgo-детектор, размещенный в Италии, должен был бы присоединиться к проекту во второй ее половине.

 

 

Gravitationswellen, die Zweite

mpg.de, 15/06/2016

Зреферувала Соломия Кривенко

Добавить комментарий

Your email address will not be published.

*