Сверхмассивные черные дыры регулярно «нарушают» пространство-время — радиотелескопы с Земли зафиксировали постоянный фон гравитационных волн

Астрономы и астрофизики, работающие с пятью разными массивами радиотелескопов, обнародовали данные, убедительно свидетельствующие о наличии постоянного фона гравитационных волн во Вселенной, который, вероятно, происходит от пар сверхмассивных черных дыр.

Гравитационные волны, существование которых впервые предсказал Альберт Эйнштейн в своей общей теории относительности – это нарушения гравитационного поля, возникающие в результате сейсмического взаимодействия наиболее массивных и плотных объектов Вселенной (например, пары черных дыр или черной дыры с нейтронной звездой) и распространяющиеся со скоростью света. Подтвержденное слияние черной дыры и нейтронной звезды впервые было обнаружено в 2021 году.

В 2015 году Лазерная интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория (ЛИГО) впервые обнаружила гравитационные волны, используя очень точные измерения двух обсерваторий в Вашингтоне и Луизиане.

Однако фон гравитационной волны – гораздо более тонкий и тихий сигнал, который происходит не от стандартных черных дыр, а от самых массивных объектов природы: пар сверхмассивных черных дыр, масса которых в миллиарды раз превышает массу нашего Солнца.

Лучший способ увидеть гравитационные волны – использовать пульсары (нейтронные звезды, которые быстро вращаются и излучают импульсы света на Землю), действующие как маяки в космическом океане. Согласно сообщению NSF, волны, обнаруженные датчиками пульсаров, могут иметь длину до 10 световых лет (90 триллионов километров) от вершины до вершины.

Данные массива для измерения пульсаров NANOGrav, собранные в течение 12,5 лет, были впервые опубликованы еще в 2021 году и намекали, что фон гравитационной волны существует. Новый набор информации, собранный за 15 лет, содержит доказательства пространственных корреляций, сопровождающих сигнал гравитационной волны. Это увеличивает возможность того, что сигнал, который видят датчики, реально существует.

Последующие исследования могут выявить «горячие точки фона» или регионы, где фон гравитационных волн особенно шумен. Это может быть связано либо с массой источников фона, либо с близостью к человеческим детекторам.

Саймон добавил, что когда двойные сверхмассивные черные дыры приближаются друг к другу, их сигнал гравитационной волны становится более похожим на «щебетание», которое не могут обнаружить датчики пульсаров, однако может зафиксировать космическая антенна лазерного интерферометра или LISA (запланированная миссия Европейского космического агентства, которая будет состоять из трех космических аппаратов, вращающихся друг против друга, образуя треугольник со сторонами 2,41 миллиона километров).

Новые наборы данных, подтверждающие вероятность существования фона гравитационных волн, также вызывают новые вопросы.

Результаты новых наблюдений были опубликованы одновременно в нескольких статьях: Research in Astronomy and Astrophysics, The Astrophysical Journal Letters 1, The Astrophysical Journal Letters 2.