С 2015 года, когда впервые зарегистрировали гравитационные волны, Лазерная интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория зафиксировала множество столкновений черных дыр. LIGOLIGO, а также партнерские обсерватории Virgo и KAGRA. Недавняя модернизация повысила чувствительность детекторов. Новая 20-месячная кампания наблюдений стартовала 24 мая. Ее цель — изучить самые глубокие тайны Вселенной.
В 1915 году Альберт Эйнштейн предсказал гравитационные волны в рамках своей общей теории относительности. Это пульсации пространства-времени, которые образуются при бурных космических событиях, например, столкновении… нейтронных звездВпервые эти волны были обнаружены в 2015 году интерферометрами LIGO. Это совместный проект Массачусетского технологического института, Калифорнийского технологического института и ряда других учреждений. Обсерватория состоит из двух детекторов: один находится в штате Вашингтон, а другой — в Луизиане.
В последние два года обсерватория претерпела ряд усовершенствований, повысивших чувствительность детекторов. 24 мая стартовала новая наблюдательная кампания коллаборации LIGO-Virgo-KAGRA (LVK), продлится она 20 месяцев, с двухмесячным перерывом на техническое обслуживание. Во время перерыва проведут дополнительные работы по улучшению характеристик приборов. В настоящий момент активен только LIGO; Virgo (Италия) и KAGRA (Япония) присоединятся к кампании позже в этом году после модернизаций.
На 30% выше чувствительность
В 2015 году зарегистрировали первые сигналы гравитационных волн, возникшие при столкновении двух черных дыр, масса которых приблизительно в тридцать раз превосходила массу Солнца (первое наблюдение слияния бинарных черных дыр). Пульсация пространства-времени от этого события, которое происходило на расстоянии более миллиарда световых лет, вызвала незначительное изменение длины (в тысячную долю ширины протона!) в четырехкилометровом плече интерферометра.
В 2017 году LIGO и Virgo зарегистрировали гравитационные волны, возникшие при слиянии двух нейтронных звезд. Это событие сопровождалось взрывом, известным как килонова, который зафиксировали десятки телескопов по всему миру. Это был первый случай одновременного наблюдения гравитационных волн и электромагнитного излучения от одного источника.
До настоящего времени коллаборация LVK зарегистрировала более восьмидесяти слияний черных дыр, два вероятных слияния нейтронных звезд и несколько событий, которые скорее всего представляли собой слияние черных дыр с нейтронными звездами.
Недавние модернизации повысили чувствительность детекторов LIGO примерно на 30%. Это позволяет наблюдать большую часть Вселенной, вплоть до 5 миллиардов световых лет, и обнаруживать гравитационные волны с большей скоростью. Руководитель обсерватории LIGO в Хэнфордском ядерном комплексе Майкл Лэндри считает, что в ходе кампании будет обнаружено несколько сотен событий.
Увеличение чувствительности позволит ученым собрать больше информации о черных дырах и нейтронных звездах, повысив шансы на открытие чего-то нового, как отмечает Джесс МакИвер, заместитель пресс-секретаря научного сотрудничества LIGO. Также появится возможность более точно проверить общую теорию относительности, которая до сих пор оставалась неизменной.
Определение происхождения бинарных черных дыр
В рамках исследований ученые стремятся найти новые источники гравитационных волн, например, одинокую нейтронную звезду, как рассказал Лэндри в интервью Live Science. Эксперимент будет генерировать постоянный поток гравитационных волн. Обнаружение этого потока станет важным достижением. «.
Надеются расширить знания о бинарных системах черных дыр, являющихся крупнейшим источником гравитационных волн, происхождение которых неясно. Собранные интерферометрами данные могут помочь определить: являются ли эти системы результатом рождения двух звезд, которые одновременно эволюционировали в сверхновые, или же это две изолированные черные дыры, двигавшиеся навстречу друг другу.
Альберт Лаззарини, заместитель директора лаборатории LIGO, утверждает, что ряд событий-кандидатов были зарегистрированы задолго до официального старта наблюдений. Большинство событий связано с бинарными черными дырами; возможно, одно событие включает нейтронную звезду. Данные согласуются с прогнозами. — сказал он. Восемнадцатого мая LIGO зарегистрировал столкновение нейтронной звезды с черной дырой. Вероятность того, что более легкий компактный объект совместим с массой нейтронной звезды, если предположить астрофизическое происхождение кандидата, превышает 99%. «, — говорят исследователи.
До конца десятилетия обсерватория будет модернизирована, что даст возможность фиксировать ежедневно несколько событий космического синтеза. Через несколько лет к сотрудничеству LVK присоединятся другие обсерватории, такие как LIGO-India, Cosmic Explorer и телескоп Эйнштейна. В итоге эта широкая сеть детекторов позволит исследовать ткань пространства-времени с высоким разрешением и обнаруживать миллионы источников ежегодно.
«При десятикратной чувствительности детекторов сможем обратиться к первым звёздам и наблюдать слияния чёрных дыр звездной массы во всей истории Вселенной. — утверждает Шейла Дуайер, учёный из Хэнфордской обсерватории.