11-летний поиск гравитационных волн ничего не дал

Сто лет назад Эйнштейн предположил существование гравитационных волн как часть своей общей теории относительности. 11-летний поиск с помощью высокоточного CSIRO Parkes telescope не смог их обнаружить, что ставит под сомнение теорию галактик и черных дыр.

Считается, что гравитационные волны несут информацию, позволяющую ученым заглянуть в самые истоки Вселенной. Однако их еще никто не обнаружил, хотя есть косвенные доказательства существования этого явления.

Ученые ожидали обнаружить фон - "гул" волн, исходящий из объединяющихся галактик всей Вселенной.

"Но мы ничего не слышали. Даже стонов. Кажется, на космическом фронте тишина - по крайней мере, для вида волн, которые мы ищем".
Д-р Райан Шеннон (Ryan Shannon) из CSIRO и Международного центра радиоастрономических исследований

Галактики растут путем слияния, и считается, что в сердце каждой крупной есть сверхмассивная черная дыра. Когда две галактики объединяются, черные дыры сближаются и образуют вращающуюся друг вокруг друга пару, которая, по теории Эйнштейна, посылает в этот момент гравитационные волны сквозь пространство-время Вселенной.

Моделирование слияния черных дыр Фото: Michael Koppitz

Постулаты общей теории относительности Эйнштейна не были опровергнуты, но гравитационные волны так и остались его неподтвержденным предположением.

Для поиска волн команда доктора Шеннона использовала телескоп Parkes, контролируя "милисекундные пульсары". Эти маленькие звезды испускают очень регулярные радиоимпульсы и действовать, как космические часы. Ученые записали время появления из сигналов с точностью до десяти миллиардных долей секунды.

Гравитационная волна, проходя между Землей и "миллисекундным пульсаром", сжимает и растягивает пространство, изменяя расстояние между ними примерно на 10 метров - крошечную долю расстояния от пульсара до Земли. Это слегка изменяет время приходя сигналов пульсара на Землю.

Черные дыры, сливаясь создают гравитационные волны. Ученые, использовавшие для исследования телескоп CSIRO Parkes, искали влияние этих волн на пульсары
Видео: John Rowe Animations/CSIRO

Астрономы изучали эти пульсары в течение 11 лет - достаточно долго, чтобы выявить гравитационные волны. Так почему они ничего не нашли? Причин может быть несколько, но ученые предполагают, что черные дыры соединяются очень быстро и им мало времени для генерации гравитационных волн.

"Там может быть газ, окружающий черные дыры, который создает трение и потребляет энергию, позволяя им довольно быстро войти в клинч".
Д-р Пол Ласки (Paul Lasky), член команды, научный сотрудник Университета Монаш.

И если астрономы хотят обнаружить гравитационные волны по времени пульсаров, то им придется записывать их многие годы.

"Может быть также преимущество при переходе на более высокую частоту".
Д-р Линдли Лентати (Lindley Lentati) из Кембриджского университета, Великобритания, член исследовательской группы, который специализируется в области методов синхронизации пульсара.

Должен облегчить работу астрономов и высокочувствительный Square Kilometer Array-Teleskop, строительство которого начнется в 2018 году.

Отсутствие результатов поиска гравитационных волн путем фиксации времени пульсаров не мешает наземным детекторам гравитационных волн, таким как Advanced LIGO, который начался свои наблюдения за Вселенной на прошлой неделе.

"Наземные детекторы ищут высокочастотные гравитационные волны, генерируемые другими источниками, такими как слияния нейтронных звезд".
Д-р Викрам Рави (Vikram Ravi), член исследовательской группы из Университета Суинберна (ныне - Калифорнийского технологического института в Пасадене, штат Калифорния)

Работа доктора Райана Шеннона опубликована в "Science".