Детектор LIGO та обсерваторія Virgo виявили ще чотири випадки появи гравітаційних хвиль – серед них найвіддаленіший і найпотужніший. Усі зафіксовані коливання простору-часу спричинили злиття чорних дір. На підставі загалом десяти гравітаційних подій, які вдалося виявити, астрофізики тепер можуть вивести закономірності колапсів чорних дір.
Симуляція злиття двох чорних дір, що призводить до коливань у просторі-часі. Зображення: Werner Benger/ Albert-Einstein-Institut, CC-by-sa 2.0.
Понад 100 років тому Альберт Айнштайн передбачив, що зміни прискорення великих мас в космосі самі стрясають простір-час, змушуючи його вібрувати. Лише в лютому 2016 року гравітаційні хвилі вдалося виявити з допомогою детектора LІGO, що в США. Трохи згодом також на обсерваторії Virgo в Італії зафіксували аналогічне явище, спричинене злиттям двох чорних дір.
В жовтні 2017 року в фізиці перейшли ще один рубіж: науковці вперше зафіксували гравітаційні хвилі, до яких спричинив колапс двох нейтронних зір. Це засвідчило, що в астрономії почалася нова ера. Так чимало космічних явищ, які не виділяють жодного електромагнітного випромінювання або виділяють його у незначній кількості, можна виявити, «підслухавши» коливання простору-часу.
Тепер науковці з колаборації LIGO та Virgo виявили чотири нові події за участі гравітаційних хвиль. Всіх їх спричинило злиття чорних дір, тож вони доповнили сучасний каталог подій – загалом їх тепер 11. «100 років знадобилося науці, щоб підтвердити передбачення Айнштайна, але темп наших відкриттів зазнав неймовірного прискорення», – сказала Шейла Ровен (Sheila Rowan) з Університету Глазго.
Докази чотирьох нових випадків злиття чорних дір надали науковцям більше інформації про властивості таких систем у Всесвіті та про частоту зіткнень. «Ми уважно аналізуємо ознаки кожної події, зокрема масу та ротацію чорних дір, – пояснив Пітер Шевен (Peter Shawhan) з Університету штату Меріленд. – Але водночас ми спостерігаємо загальну картину і виявляємо свідчення про життя та смерть масивних зірок».
Так викристалізовується, що всі чорні діри, які крутяться одна навколо одної в подвійній системі та врешті зливаються, походять від зірок з меншою масою, ніж 45 мас Сонця. Маса чорної діри, що виникає в результаті такого колапсу, коливається в діапазоні від 7,6 до 50,6 мас Сонця, повідомили вчені.
Крім того, в двох нововиявлених випадках, здається, оберталася принаймні одна з задіяних чорних дір. І ще вчені зафіксували новий рекорд: нова подія GW170729 – наймасивніше та найвіддаленіше джерело гравітаційних хвиль серед усіх, дотепер помічених. У цьому злитті, що відбувалося на відстані приблизно п’ять мільярдів років, у гравітаційні хвилі перетворилися практично п’ять мас Сонця – це неймовірна кількість вивільненої енергії.
Щодо іншої нової події GW170818, фізикам вдалося визначити місце її розташування в небі настільки точно, як ніколи раніше. Вони локалізували чорні діри, що злилися, з точністю до 39 квадратних градусів.
«Це відкриття демонструє нам, наскільки цінною є астрономія гравітаційних хвиль для нашого розуміння Всесвіту, – сказала Ровен. – Ми очікуємо чимало інших захопливих відкриттів».
Vier neue Gravitationswellen-Nachweise
Nadja Podbregar
LIGO Collaboration, Virgo Collaboration, Max-Planck-Institut für Gravitionsphysik4/12/2018
Зреферувала С. К.
04.12.2018