Астрофизик предложил новый способ вычисления космического гравитационного фона
Астрофизик из Университета Колорадо Джереми Дарлинг предложил новый способ поиска гравитационных волн с помощью наблюдений за квазарами. Гравитационные волны — это рябь в пространстве и времени, которая возникает, когда массивные объекты вроде черных дыр сталкиваются или движутся с большой скоростью. Хотя волны постоянно пронизывают Вселенную, заметить их крайне сложно: они проходят сквозь Землю годами, незаметно и медленно растягивая и сжимая пространство.
В 2023 году международная научная коллаборация NANOGrav впервые зафиксировала так называемый фоновый гравитационный шум. Исследователи наблюдали, как волны растягивают и сжимают пространство вдоль линии между Землей и пульсарами — «космическими часами», излучающими радиосигналы с почти идеальной регулярностью. Это было важное открытие, но оно охватывало только один компонент движения гравитационных волн: вдоль луча зрения.
Дарлинг же хочет расширить этот подход. Он ищет следы гравитационных волн в двух дополнительных измерениях — поперечных, то есть таких, которые заставляют небесные объекты казаться слегка колеблющимися в небе, как если бы их качало на волнах. Его идея заключается в том, чтобы измерить, как гравитационные волны смещают видимые положения квазаров — сверхярких активных ядер галактик — относительно друг друга. Эти квазары находятся на огромных расстояниях и сами по себе почти не двигаются, поэтому они служат удобными «маяками».
Ученый объяснил: «Гравитационные волны работают в трех измерениях. Они не только растягивают пространство вдоль луча зрения, но и заставляют объекты казаться подвижными в небе. Если мы увидим это на миллионах квазаров, мы сможем найти сигналы, скрытые в этих данных».
Метод Дарлинга основан на астрометрии — измерениях положения объектов на небе. Для обнаружения таких тонких движений нужна невероятная точность. По словам Дарлинга, это как наблюдать, как растет ноготь человека на поверхности Луны с Земли. Сейчас ученый использует данные космического телескопа «Гайя» (Gaia) Европейского космического агентства, который с 2013 года отслеживает более миллиона квазаров.
Ученый делит их на пары и анализирует, как меняется угол между ними со временем. Если гравитационные волны действительно проходят сквозь пространство, то угол между квазарами будет слегка меняться, как если бы ткань неба слегка пульсировала.
Пока эти колебания слишком малы, чтобы однозначно говорить об их существовании. Но Дарлинг уверен: по мере увеличения объема данных метод начнет давать результаты. В 2026 году «Гайя» опубликует данные за еще пять с половиной лет наблюдений, что повысит точность анализа в несколько раз.
Гравитационные волны важны для науки тем, что дают возможность понять базовые законы гравитации и проверить современные теории космологии. Кроме того, их изучение может пролить свет на процессы формирования и эволюции галактик, раскрыть тайны прошлого Вселенной. Ранее ученые выяснили, что на гравитационные волны нейтронных звезд влияют магнитные поля, искажающие результаты наблюдений. Это означает, что итоги некоторых исследований необходимо пересмотреть.
Самое популярное
