Детектори LIGO-спільноти втретє зафіксували гравітаційні хвилі. Вібрації простору-часу походили від двох чорних дір, які об’єдналися на відстані трьох мільярдів світлових років. Захоплює те, що в цьому випадку йдеться не лише про рекордну відстань події, а й про перші свідчення про причин колізії чорних дір.


 

Порівняння трьох джерел доказів гравітаційних хвиль. Зображення: LSC/OzGrav.

 

Коли 11 лютого 2016 року науковці LIGO-спільноти опублікували перший доказ гравітаційних хвиль, розпочалася нова ера астрономії. Адже тремтіння простору-часу надало можливість поглянути на «темну сторону» космосу – процеси, які неможливо спостерігати з допомогою звичних методів, бо вони, наприклад, не випромінюють сяйва.

 

Звичайно, для цього важливо, щоби гравітаційні хвилі можна було помітити: надійно та неодноразово. І вже в червні 2016 року детектори LIGO-спільноти зареєструвати другий, а взимку 2017-го – третій сигнал-доказ існування гравітаційних хвиль.

 

Це сталося 4 січня 2017 року. Об 11:11:58 за європейським часом обидва детектори LIGO впіймали новий сигнал. Тремтіння простору-часу сколихнуло землю та вивело з такту лазерний промінь приладу для вимірювання відстаней. Коливання тривали близько 920 мілісекунд і здійснило 29 хвильових циклів, інформують науковці.

 

На підставі ознак сигнал, який назвали GW17010, науковці дійшли висновку: джерело цих гравітаційних хвиль віддалене від нас приблизно на три мільярди світлових років. Це вдвічі більше, ніж під час першого доказу – тобто наразі становить рекордну відстань подібних спостережень. Відповідно, новий сигнал був слабший, та LIGO-обсерваторії змогли його записати – зокрема й тому, що лазер та оптика були нещодавно покращені.


 
 

Криві хвиль: сигнал GW170104 на обох інструментах LIGO в Лівінгстоні та Генфорді. Чорна крива демонструє найімовірнішу форму хвиль для двох чорних дір, що зливаються.​ Зображення: LIGO/PRL.


 

Як і попередні, ці гравітаційні хвилі походили від злиття двох чорних дір: одна з масою 31 Сонця, інша – 19 Сонць. В результаті виникла нова чорна діра з масою 49 Сонць. Тобто вона заповнює розрив між двома раніше зафіксованими подіями цього типу, інформують учені. «Це знову засвідчує: існують зоряні чорні діри з масою понад 20 сонячних мас, – розповів Девід Шумейкер (David Shoemaker), речник LIGO-спільноти. – Адже доти, доки детектори LIGO не зафіксували перших гравітаційних хвиль, ми не знали, що існують різні класи чорних дір».

 

Цікаво й те, що новий сигнал надає перші докази того, як доходить до злиття. Завдяки гравітаційним хвилям можна робити припущення про ротацію обох дір незадовго перед їхнім зіткненням. Згідно зі спостереженнями, одна з двох чорних дір оберталася в протилежному до всієї системи напрямі.

 

«Обидві чорні діри могли обертатися в протилежних напрямах», – розповіла Сюзан Скотт (Susan Scott) з Австралійського національного університету. Так можна з’ясувати, яка з обох конкурентних теорій узгоджується з утворенням чорних дір, за якими спостерігали.

 

Згідно з однією з них, чорні діри можуть виникати разом, коли обидва партнери подвійної зорі вибухають і створюють дві чорні діри, що обертаються одна навколо одної. У цьому випадку обидва партнери мали б крутитися в одному напрямі. Друга теорія передбачає, що чорні діри виникають незалежно одна від одної, проте пізніше притягуються у скупченнях зірок. У цьому випадку й напрям їхнього обертання може відрізнятися.

 

Саме це, ймовірно, вперше довели на LIGO, спостерігаючи за GW170104. «Ми вперше отримали доказ того, що чорні діри можуть і не рухатися в одному напрямі, – пояснив Бангалоре Сатяпракаш (Bangalore Sathyaprakash) з Університету штату Пенсильванія. – Це маленьке свідчення того, що спарені чорні діри можуть виникати в тісних зоряних скупченнях».

 

Астрономи сподіваються, що висловлені припущення буде підтверджено наступними свідченнями аналогічних подій. Адже що більше випадків сплавлення чорних дір вдасться довести та дослідити за посередництва гравітаційних хвиль, то яснішою стане картина, яка пояснить причини космічних колізій.

 

Новий доказ гравітаційних хвиль підтверджує також твердження загальної теорії відносності. «Виглядає так, що Айнштайн мав рацію, – каже Лора Кадонаті (Laura Cadonati) з Технологічного інституту Джорджії. – Адже при нових подіях, що відбувалися вдвічі далі, ніж перші, ми не помічаємо жодних відхилень від передбачень загальної теорії відносності».

 

«Тож третій доказ гравітаційних хвиль не лише підтвердив їхнє існування, а й надав нову цікаву інформацію, а LIGO здобув репутацію найпотужнішої обсерваторії для дослідження темної сторони Всесвіту, – розповів Девід Райтце (David Reitze), виконавчий директор LIGO-лабораторій. – Ми сподіваємося, що скоро будемо в змозі фіксувати й інші астрономічні події, зокрема сильні зіткнення двох нейтронних зір».

 

 

Dritter Nachweis von Gravitationswellen

LIGO Collaboration, Max-Planck-Gesellschaft, Massachusetts Institute of Technology, Australian National University, 02/06/2017

Зреферувала Соломія Кривенко

05.06.2017