Ученые идут по следу черных дыр: создана карта гравитационных волн космоса
Исследовательская коллаборация с участием астрофизиков из Йельского университета представила инновационную систему для обнаружения и точного картирования пар сталкивающихся сверхмассивных черных дыр в дальнем космосе. Как подробно описано в Astrophysical Journal Letters, в основе метода лежит анализ гравитационных волн — ряби пространства-времени, позволяющей вычислять координаты этих гигантских объектов. Эксперты сравнивают потенциал новой технологии, апробированной в рамках проекта NANOGrav, с революционными открытиями прошлого, такими как обнаружение радиоволн или рентгеновского излучения, поскольку она прокладывает путь к детальному картированию структуры Вселенной.
Ключевыми ориентирами в этой работе выступили квазары — невероятно яркие активные ядра галактик, свечение которых порождается веществом, падающим на центральную черную дыру. Статистический анализ подтвердил, что в галактиках, содержащих квазары, слияния сверхмассивных черных дыр происходят в пять раз чаще. Этот факт позволил ученым выработать стратегию, используя квазары в качестве целевых указателей для вычленения отдельных источников из общего «гравитационного шума».
Для регистрации сигналов применяются пульсары — сверхточные космические «часы», представляющие собой быстро вращающиеся останки взорвавшихся звезд, излучающие строго периодические радиоимпульсы. После того как в 2023 году консорциум NANOGrav впервые получил прямые доказательства существования фонового «гула» гравитационных волн, ученые перешли к следующему этапу — поиску конкретных пар черных дыр. Для этого они анализируют мельчайшие отклонения в ритме пульсаров, вызванные прохождением низкочастотных гравитационных волн от слияний космических гигантов.
В ходе валидации методики команда исследовала 114 активных галактических ядер. Такой подход привел к идентификации двух высоковероятных целей, которым присвоили имена в честь вселенной Толкина — «Рохан» и «Гондор». Название «Рохан» отдает дань уважения студенту Рохану Шивакумару, который первым провел критически важный анализ данных. «Гондор» же символизирует зажженные космические «сигнальные огни», возвещающие о столкновении массивных объектов.
Руководитель исследования, профессор Киара Мингарелли, подчеркнула значимость достижения: «Теперь у нас есть четкий, строгий протокол действий. Наша работа предоставляет научному сообществу первые конкретные ориентиры для разработки и отладки методов обнаружения отдельных источников гравитационных волн». Созданный алгоритм и дорожная карта помогут астрофизикам глубже понять механизмы слияния галактик и эволюцию Вселенной, опираясь на эти первые успешно найденные цели.
