Ученые готовы в 5 раз сократить число галактик, предсказанных Эйнштейном

В космосе может оказаться меньше сверхмассивных черных дыр, вращающихся на орбите друг друга в ядрах гигантских галактик, чем считалось ранее.

Таковы выводы астрономов, проанализировавших данные радиотелескопа VLA (Very Large Array).

Массивные галактики содержат черные дыры с массами в миллион раз больше массы солнца в нашей галактике. Когда две такие галактики сталкиваются, их сверхмассивные черные дыры крутятся на орбите друг друга и, в конечном счете, объединяются. Этот процесс, как ожидают, является наиболее мощным источником давно разыскиваемых неуловимых гравитационных волн.

«Гравитационные волны представляют следующий большой рубеж в астрофизике, и их обнаружение приведет к новому пониманию вселенной», заявил ведущий автор исследования Дэвид Робертс из университета Брандейса. „Важно получить максимально возможную информацию об источниках этих волн“.

Пульсары, мы следим за вами!

В попытке найти гравитационные волны астрономы по всему миру запускают программы наблюдения за быстро вращающимися пульсарами в нашей галактике Млечный Путь. Эти программы отслеживают изменения в сигналах пульсаров, вызванные гравитационными волнами, искажающими материю пространства-времени.

Пульсары — это вращающиеся сверхплотные нейтронные звезды, которые испускают лучи света, подобно космическим маякам, а также направленные радиоволны, причем скорость вращения этих звезд можно измерить с высокой точностью.

Робертс с коллегами исследовали образец галактик под названием «радиогалактики формы X», чья специфическая структура указывает на возможность того, что радиоджеты сверхбыстрых частиц, испускаемых дисками материи, вращающимися вокруг черных дыр в центре этих галактик, меняют направление.

Как предполагают астрономы, это изменение вызвано прежним слиянием с другой галактикой, что и привело к изменению направления вращения как оси черной дыры, так и оси джета.

Галактик после слияния в 5 раз меньше

Работая со списком из 100 подобных объектов, ученые собрали архивные данные радиотелескопа VLA, чтобы получить новые более детальные изображения 52 из них. Анализ новых изображений привел ученых к выводу, согласно которому лишь 11 из них являются настоящими кандидатами на звание галактик, которые прошли через слияние, что привело к смене направления радиоджетов. В остальных галактиках смена направления джетов произошла по неким иным причинам.

Экстраполируя этот результат, астрономы подсчитали, что менее 1,3% галактик с расширенной радиоэмиссией прошли через слияние. Этот показатель в 5 раз ниже предыдущих.

«Это может существенно снизить уровень гравитационных волн, исходящих из галактик в форме X, по сравнению с прежними оценками», сообщил Робертс. „Будет весьма важно сравнить гравитационные волны с объектами, которые мы видим через электромагнитное излучение, такое как радиоволны, чтобы улучшить наше понимание фундаментальной физики“.

Предсказание Эйнштейна сбылось

Гравитационные волны, которые можно представить как рябь в пространстве-времени, были предсказаны в 1916 году Альбертом Эйнштейном в составе теории общей относительности. Первый признак таких волн был замечен в ходе наблюдений за пульсаром на орбите другой звезды в 1974 году; звездную систему открыли Джозеф Тейлор и Рассел Халс. Наблюдение этой пары звезд в течение нескольких лет показало, что их орбиты распадаются точно с той скоростью, что предсказывают уравнения Эйнштейна, указывающие на то, что из системы уносят энергию гравитационные волны.

В 1993 году Тейлор и Халс были удостоены Нобелевской премии по физике за эту работу, которая подтвердила предсказанный эффект гравитационных волн.

До сих пор, однако, никому не удалось напрямую наблюдать гравитационные волны.

21.09.2015