LIGO и VIRGO впервые совместно "увидели" слияние черных дыр
Гравитационные обсерватории LIGO и VIRGO впервые одновременно обнаружили всплеск гравитационных волн, порожденных слиянием двух черных дыр и локализовали их источник — одну из галактик в созвездии Часов, рассказали участники коллабораций VIRGO и LIGO, выступавшие на пресс-брифинге на встрече министров "Большой семерки" в итальянском Турине.
"Объединение LIGO и VIRGO не только повысило точность локализации источников гравитационных волн в 20 раз, но и позволило нам приступить к поиску следов объектов, порождающих гравитационные волны, в других видах излучения. Сегодня мы по-настоящему вступили в эру полноценной гравитационной астрономии", — заявил Дэвид Шумейкер (David Shoemaker), руководитель коллаборации LIGO.
В поисках складок пространства-времени
Детектор гравитационных волн LIGO был построен в 2002 году по проектам и планам, которые были разработаны Кипом Торном, Райнером Вайссом и Рональдом Древером в конце 80 годов прошлого века. На первой стадии своей работы, длившейся 8 лет, LIGO не удалось обнаружить "эйнштейновские" колебания пространства-времени, после чего детектор был отключен и последующие 4 года ученые потратили на его обновление и повышение чувствительности.
Эти усилия оправдали себя – в сентябре 2015 года, фактически сразу после включения обновленного LIGO, ученые обнаружили всплеск гравитационных волн, порожденных сливающимися черными дырами общей массой в 53 Солнца. Впоследствии, LIGO зафиксировал еще три всплеска гравитационных волн, только один из которых был официально признан научным сообществом.
Ученые не знают, где конкретно были расположены источники этих гравитационных волн — из-за того, что LIGO имеет всего два детектора, им удалось лишь выделить достаточно узкую полосу на ночном небе, где могли находиться эти черные дыры. Внутри нее, несмотря на ее скромные размеры, находятся миллионы галактик, что делает поиски "конечного продукта" этих слияний фактически бесполезным занятием.
В июне этого года свою работу возобновил европейский "кузен" LIGO, гравитационная обсерватория VIRGO, построенная в окрестностях итальянской Пизы в 2003 году. Работа VIRGO была приостановлена в 2011 году, после чего инженерная команда обсерватории провела ее глубокую модернизацию, приблизив ее по чувствительности к текущему уровню LIGO.
Все проверки детекторов VIRGO были завершены к 1 августа этого года, и теперь обсерватория приступила к совместным наблюдениям с двумя детекторами LIGO. Ее чувствительность несколько ниже, чем у американского гравитационного телескопа, однако получаемые ей данные позволяют решить две важнейших научных задачи – повысить качество и достоверность сигнала, получаемого LIGO, и определить "трехмерное" положение источника гравитационных волн.
Триангуляция по-Эйнштейновски
Первых результатов ученые добились неожиданно быстро – уже 14 августа им удалось обнаружить всплеск GW170814, возникший в далекой галактике на расстоянии в 1,8 миллиарда световых лет от Земли. Как и в прошлых трех случаях, эти волны были порождены необычно крупными черными дырами, чья масса превышала солнечную в 30,5 и 25 раз. Во время их слияния примерно три массы Солнца "испарились" и были потрачены на излучение гравитационных волн.
Использование сразу трех детекторов позволило ученым заметно повысить точность локализации источника гравитационных волн – галактика, в которой находятся породившие их черные дыры, расположена в небольшой области неба в созвездии Часов на ночном небе южного полушария Земли. Кроме того, ученые планируют использовать эти данные для поиска возможных следов этой вспышки в радио и рентгеновском диапазонах.
Одной из особенностей европейского детектора, как добавил Йо ван ден Бранд (Jo van den Brand), руководитель коллаборации VIRGO, является то, что он повернут чуть в другую сторону по сравнению с парой его американских собратьев. Это позволяет ученым использовать их для замера поляризации гравитационных волн и проверки некоторых основных положений теории относительности, а также поиска параллельных миров.
Сенсации в данном случае не произошло – предварительный анализ данных, собранных LIGO и VIRGO во время этой вспышки, показывает, что гравитационные волны движутся через пространство и ведут себя в точности так, как предсказывает теория Эйнштейна. В будущем, когда чувствительность LIGO и VIRGO будет повышена, ученые надеются найти окончательный ответ на этот вопрос.
Как отметил Шумейкер, детекторы LIGO были отключены 25 августа для того, чтобы повысить точность их работы примерно в два раза. Этот "апгрейд", по его словам, расширит "горизонт зрения" обсерватории примерно в девять раз, и позволит находить следы слияния черных дыр практически каждую неделю.