Главная Новости 10 гравитационных волн неизвестного типа от Ligo Virgo

Коллаборация LIGO-Virgo зафиксировала 10 гравитационных волн

За последние семь лет ученые из коллаборации LIGO-Virgo (LVC) обнаружили 90 сигналов гравитационных волн, передает Альтернативная наука.

Гравитационные успехи

Гравитационные волны - это возмущения в ткани пространства-времени, которые распространяются вследствие грандиозных катаклизмов, таких, как слияние бинарных черных дыр.

В ходе наблюдений за 2019 году, коллаборация зарегистрировала сигналы от 44 событий. Обработка полученных данных была опубликована в апреле 2022 года.

Однако в ходе исследования ученые столкнулись с выбросами. Расширяя поиск, астрофизики повторно изучили данные и обнаружили 10 дополнительных слияний черных дыр, которые находятся за пределами порога обнаружения первоначального анализа LVC.

Новые слияния намекают на экзотические астрофизические сценарии, которые пока сложно изучить только с помощью гравитационно-волновой астрономии.

"С помощью гравитационных волн мы начинаем наблюдать широкий спектр черных дыр, слившихся за последние несколько миллиардов лет», - говорит физик Сет Ольсен, аспирант Принстонского университета.

По его словам, каждое наблюдение вносит вклад в наше понимание того, как формируются и эволюционируют черные дыры.

«Ключ к их распознаванию - поиск эффективных способов отделения сигналов от шума".

Примечательно, что наблюдения зафиксировали черные дыры большой и малой массы. Таким образом у астрономов появился целый спектр явлений и источников, которые еще придется анализировать долгие годы.

Проблемы моделей

Большинство моделей ядерной физики предполагают, что звезды не могут коллапсировать в черные дыры с массой, примерно в 50-150 раз превышающей массу Солнца.

Так астрономы представляют себе слияние двух черных дыр

"Когда мы находим черную дыру в этом диапазоне масс, это говорит нам о том, что есть еще нечто, и это «нечто» формирует систему, - поясняет Ольсен. - Поскольку существует большая вероятность того, что черная дыра в верхнем диапазоне масс является продуктом предыдущего слияния".

Модели ядерной физики также предполагают, что звезды с массой менее чем две солнечные становятся нейтронными звездами, а не черными дырами. Однако почти все наблюдаемые астрономические объекты были более чем в 5 раз больше массы Солнца.

Наблюдения за маломассивными слияниями помогают преодолеть теоретический разрыв между нейтронными звездами и самыми легкими черными дырами.

По словам Ольсена, для верхнего и нижнего массовых промежутков уже было обнаружено небольшое количество ЧД, но новые результаты показывают, что эти типы систем встречаются чаще, чем мы думали.

А так астрофизики представляют себе слияние нейтронных звезд

Новые результаты также включают систему, которую ученые никогда не видели раньше: тяжелая черная дыра, вращающаяся в одном направлении, поглощает гораздо меньшую черную дыру, которая вращалась вокруг нее в противоположном направлении.

"Вращение более тяжелой черной дыры не совсем противонаправлено орбите, - говорит Ольсен, - а скорее наклонено где-то между боком и вверх ногами, что говорит нам о том, что эта система может происходить из интересной субпопуляции слияний, где углы между орбитами и вращениями черных дыр случайны".

Идентификация таких событий, как слияние ЧД, требует стратегии, позволяющей отличать значимые сигналы от фонового шума в данных наблюдений. Это не похоже на приложения для смартфонов, которые могут анализировать музыку - даже если она играет в шумном общественном месте - и определять, какая песня звучит.

 

Подобно тому, как такое приложение сравнивает музыку с базой данных шаблонов или частотных сигналов известных песен, программа для поиска гравитационных волн сравнивает данные наблюдений с каталогом известных событий, например, слияний ЧД.

Чтобы найти 10 дополнительных событий, Ольсен и его коллеги проанализировали данные LVC с помощью "конвейера IAS" - метода, впервые разработанного в Институте перспективных исследований и возглавляемого астрофизиком из Принстона Матиасом Залдарриагой.

Конвейер IAS двумя важными способами отличается от конвейеров, используемых LVC.

  • Во-первых, в нем используются передовые методы анализа данных и численные методы для улучшения обработки сигналов и эффективности вычислений, используемых LVC.
  • Во-вторых, он использует статистическую методологию, которая жертвует некоторой чувствительностью к источникам, которые, скорее всего, найдут подходы LVC, чтобы получить чувствительность к источникам, которые, скорее всего, пропустят подходы LVC, например, быстро вращающиеся черные дыры.

Ранее Залдарриага и его команда использовали программу IAS для анализа данных более ранних запусков LVC и аналогичным образом выявили слияния черных дыр, которые были пропущены при анализе первого запуска.

По словам Ольсена, невозможно смоделировать всю Вселенную с помощью вычислительных средств или даже ошеломляюще широкого спектра методов. Однако такие инструменты, как конвейер IAS, по его словам, "могут заложить основу для еще более точных моделей в будущем".

По материалам Американского физического общества