Лазерно-інтерферометрична гравітаційно-хвильова обсерваторія (The Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory, LIGO) утретє виявила гравітаційні хвилі, брижі простору-часу, показавши, що нове вікно в астрономії відкрите надійно. Як і в перших двох випадках реєстрації, хвилі виникли внаслідок злиття двох чорних дір й утворення однієї більшої чорної діри. Її маса майже в 49 раз більша, ніж маса Сонця. Це менше, ніж маса першої чорної діри, але більше другої (відповідно 62 та 21 маси Сонця), виявлених раніше LIGO.
LIGO виявила нову популяцію чорних дір, маси яких більші тих, що раніше реєстрували з допомогою рентгенівських досліджень (показані фіолетовою барвою). Три підтверджені реєстрації гравітаційних хвиль LIGO (GW150914, GW151226, GW170104) і одна, що вимагає підтвердження (LVT151012), вказують на популяцію подвійних чорних дір зоряних мас, які після злиття утворюють об’єкти з масою у понад 20 мас Сонця. Фото з сайту http://news.mit.edu.
«У нас є ще одне підтвердження існування чорних дір зоряних мас, які в понад 20 разів масивніші Сонця — об’єктів, про існування яких ми нічого не знали до їх відкриття з допомогою обсерваторії LIGO», — зауважив Девід Шумейкер (David Shoemaker) з Массачусетського технологічного інституту (Massachusetts Institute of Technology, МІТ). Він є новообраним представником наукової організації LIGO Scientific Collaboration (LSC), до якої входить понад тисяча науковців з усього світу і яка виконує дослідження спільно з європейською організацією Virgo Collaboration. «Дивовижно, люди можуть зібрати історію і перевірити її для таких дивних і екстремальних подій, що мали місце мільярди років тому й мільярди світлових років від нас. Вся наукова спільнота LIGO і Virgo працювала гуртом, що зібрати все це докупи».
Нове відкриття сталося під час поточного спостережного сезону LIGO (розпочався 30 листопада 2016 р. і триватиме протягом усього літа). Обсерваторія LIGO має два детектори — один в Ганфорді (шт. Вашингтон) і другий в Лівінґстоні (шт. Луїзіана). Нею керують Каліфорнійський технологічний інститут (Caltech) і MIT за фінансової підтримки Національного наукового фонду (the National Science Foundation, NSF).
LIGO уперше в історії зареєструвала гравітаційні хвилі у вересні 2015 р. під час свого першого сезону спостережень. Після цього її обладнання вдосконалили в рамках програми Advanced LIGO. Друга реєстрація була в грудні 2015 р., а третя, яку назвали GW170104, зроблено 4 січня 2017 р. Результати останнього відкриття описано в новій статті, прийнятій до публікації в журналі Physical Review Letters.
У всіх трьох випадках кожен з детекторів LIGO реєстрував гравітаційні хвилі від надзвичайно енергетичних злиттів двох чорних дір. Ці зіткнення спричиняють вивільнення більше енергії, ніж її у вигляді світла випромінюють одномоментно всі зорі й галактики у Всесвіті. Третій випадок реєстрації гравітаційних хвиль пов’язують з чорними дірами, що лежать на відстані майже 3 млрд світлових років від Землі (у першому й другому випадках їхні відстані становили відповідно 1,3 і 1,4 млрд світлових років).
На малюнку художника показано дві чорні діри (аналогічні виявленим LIGO), що перебувають у процесі злиття. Чорні діри мають різні орієнтації відносно загального орбітального руху пари. LIGO знайшов натяки, що принаймні одна чорна діра в системі під назвою GW170104 мала інший напрямок обертання, перш ніж вона об’єдналася зі своїм компаньйоном. Фото з сайту www.sciencedaily.com.
Нові спостереження дали підказки про напрямки власного обертання чорних дір (теорія вказує на те, що чорні діри можуть обертатися в будь-якому напрямку). Дані, отримані LIGO, дозволяють припустити, що обертання принаймні однієї з чорних дір може не збігатися з напрямком загального орбітального руху системи. Це може свідчити про те, що її (систему) утворили дві окремі чорні діри з кулястого зоряного скупчення. (Інша модель утворення системи з двох чорних дір передбачає її появу в процесі еволюції подвійної зорі).
Нові результати також в черговий раз підтвердили теорію гравітації Альберта Айнштайна. Науковці намагалися виявити ефект, який називають дисперсією (її відомий приклад — веселка кольорів від білого світла, яке пройшло через призму). Загальна теорія відносності Айнштайна забороняє дисперсію гравітаційних хвиль на шляху від джерела до Землі. LIGO не знайшла доказів цього ефекту.
Команда LIGO-Virgo продовжує пошук ознак просторово-часових брижів від далекого космосу у останніх даних LIGO. Науковці також виконують технічні оновлення з метою покращення чутливості детекторів для наступного спостережного сезону LIGO, який заплановано почати наприкінці 2018 р.
За інф. з сайту www.sciencedaily.com підготував Іван Крячко
