Гравітаційні хвилі в третій раз. Вчені зафіксували злиття величезних чорних дір
Гравітаційні хвилі стають рутиною: вже третій раз дослідники зафіксували коливання простору-часу, які ще сто років тому передбачив Альберт Айнштайн, пише mpg.de.
Однак на цей раз, крім обох удосконалених обсерваторій LIGO в США, на яких записали всі три випадки, коли виявлялися гравітаційні хвилі досі дослідження вступив італійський детектор Virgo. 14 серпня 2017 року в 12:30:43 за центральноєвропейським часом три пристрої виявилися сигнал GW170814, що виник в результаті сплавлення двох чорних дір.
Велика радість панує між вченими, зокрема з Інституту гравітаційної фізики імені Макса Планка в Ганновері і Потсдамі. «Астрономія гравітаційних хвиль розвивається блискавично. З третім великим детектором ми можемо значно точніше визначати місце розташування і відстань до джерела гравітаційних хвиль, одноголосно кажуть Алессандра Буонанно (Alessandra Buonanno) і її колеги Брюс Аллен (Bruce Allen) і Карстен Данцман (Karsten Danzmann). Так ми можемо ефективніше шукати електромагнітні частинки-сигнали самого джерела, прискорюючи наступ нової доби всесигнальной астрономії (multi-messenger-astronomie)».
Треті гравітаційні хвилі дістали назву GW170814. Їх шукали всього 25 обсерваторій в електромагнітному спектрі і діапазоні гамма і рентген-променів видимого світла, інфрачервоного випромінювання радіохвиль, а також намагалися відстежити викиди нейтрино. Проте жоден з інструментів сигналу не виявив, що узгоджується з очікуванням щодо зоряних чорних дір.
Обидва космічні монстра перед своїм об’єднанням мали масу 31 і 25 Сонць. Отримана в результаті чорна діра важить 53 Сонця, а три сонячні маси перетворилися в гравітаційні хвилі.
Сигнал досяг LIGO-детектора в Лівінгстоні приблизно на 8 мілісекунд швидше, ніж у Генфорде, і майже на 14 мілісекунд швидше, ніж детектора Virgo в Тоскані. На підставі цього відмінності вченим вдалося обчислити напрямок хвиль.
GW170814 локалізували в ділянці 60 квадратного градуса в південному небі між сузір’ям Ерідана і Годин. Завдяки порівнянні виміряних форм хвилі і пророкувань загальної теорії відносності вчені отримали показники відстані воно становить приблизно 1,8 мільярда світлових років.
До відкриття та аналізу даних були залучені науковці з Інституту гравітаційної фізики імені Макса Планка в Потсдамі і Ганновері. Карстен Данцман в співпраці з командою вчених з Спільноти Макса Планка, Університету імені Лейбніца і з Сполученого Королівства з середини 90-их роках ХХ століття експлуатують детектор гравітаційних хвиль GEO600, що на південь від Ганновера. Установа центр розвитку сучасних і прогресивних технологій.
Разом з Лазерним центром у Ганновері вчені зі Спільноти імені Макса Планка спроектували, побудували і встановили потужний лазер в серці інструментів LIGO і Virgo. Визначають поліпшення в оптичному принципі вимірювання та посилення потужності сигналу і GEO600 продемонстрував вперше.
Члени відділу «Спостереження щодо і космологією» (Beobachtungsbasierte Relativitat und Kosmologie), що в межах Інституту імені Макса Планка в Ганновері, аналізували дані Virgo, щоб перевірити, чи слабкий сигнал не викликали випадкові флуктуаційні шуми. Вони виявили: з 99-відсотковою ймовірністю сигнал є справжнім. Крім того, вчені виправили інструментальні шуми в даних детекторів LIGO, тому їх чутливість істотно зросла.
Відділ «Астрофізичної і космологічної теорії відносності» в Потсдамському Інституті імені Макса Планка зіграв вирішальну роль при спостереженні та інтерпретації сигналу GW170814, розробивши і використовуючи точні моделі хвильових форм, які вистежили і охарактеризували джерело GW170814. Ці фізичні моделі брали до уваги ексцентричність орбіти і припливи і відливи нейтронних зірок. Мета в майбутніх спостереженнях краще розуміти виникнення подвійних систем і матерії в екстремальних умовах.