Карта Вселенной по гравитационным волнам

Автор: Карл Нокс, ОзГрав, Технологический университет Суинберна и Южноафриканская радиоастрономическая обсерватория (САРАО).

Международное исследование, проведенное астрономами из Технологического университета Суинберна, позволило создать самые подробные карты гравитационных волн во Вселенной на сегодняшний день.

В ходе исследования также был создан крупнейший в истории детектор гравитационных волн галактического масштаба и обнаружены дополнительные свидетельства существования «фона» гравитационных волн: невидимой, но невероятно быстрой ряби в космосе, которая может помочь раскрыть некоторые главные тайны Вселенной.

Эти три исследования позволяют по-новому взглянуть на крупнейшие черные дыры во Вселенной, на то, как они сформировали Вселенную, и на космическую архитектуру, которую они оставили после себя.

Ведущий автор двух статей и исследователь из Озграва и Суинберна, доктор Мэтт Майлз, говорит, что исследование открывает новые пути для понимания Вселенной, в которой мы живем.

«Изучение фона позволяет нам настроиться на эхо космических событий за миллиарды лет», - объяснил доктор Майлз. "Это показывает, как галактики и сама Вселенная эволюционировали с течением времени".

Беспрецедентный сигнал гравитационных волн

Исследование выявило дополнительные свидетельства гравитационно-волновых сигналов, исходящих от слияния сверхмассивных черных дыр, и зафиксировало сигнал, более мощный, чем в аналогичных глобальных экспериментах, всего за треть времени.

"То, что мы видим, указывает на гораздо более динамичную и активную вселенную, чем мы ожидали", - сказал доктор Майлз. "Мы знаем, что сверхмассивные черные дыры сливаются, но теперь мы начинаем задаваться вопросом: где они находятся и сколько их там?"

Подробные гравитационно-волновые карты с неожиданными горячими точками

Используя временную матрицу пульсаров, исследователи построили высокодетализированную карту гравитационных волн, усовершенствовав существующие методы. Эта карта выявила интригующую аномалию — неожиданную горячую точку в сигнале, которая указывает на возможное смещение направления.

Ведущий автор одного из исследований и исследователь из Университетов Озграва и Монаша Ровина Натан (Rowina Nathan) говорит, что карта дает беспрецедентное представление о структуре нашей Вселенной.

"Наличие горячей точки может указывать на наличие отдельного источника гравитационных волн, такого как пара черных дыр, масса которых в миллиарды раз превышает массу нашего Солнца", - сказала она.

"Изучение структуры гравитационных волн показывает нам, как наша Вселенная существует сегодня и содержит сигналы, поступающие со времен Большого взрыва. Предстоит проделать еще большую работу, чтобы определить значимость обнаруженной нами горячей точки, но это захватывающий шаг вперед в нашей области".

Используя радиотелескоп MeerKAT в Южной Африке, один из самых чувствительных и ультрасовременных приборов в мире, исследователи сконструировали систему синхронизации пульсаров MeerKAT, с помощью которой можно наблюдать пульсары и определять время их появления с точностью до наносекунд.

Натан говорит, что часто предполагается, что фон гравитационных волн будет равномерно распределен по небу.

"Однако детектор гравитационных волн размером с галактику, созданный с помощью системы синхронизации пульсаров MeerKAT, позволил нам отобразить структуру этого сигнала с беспрецедентной точностью, что может дать представление о его источнике".

Эти измерения открывают новые волнующие вопросы о формировании массивных черных дыр и ранней истории Вселенной. Продолжение наблюдений с помощью телескопа MeerKAT позволит уточнить карты гравитационных волн и, возможно, откроет новые, ранее скрытые космические явления.

Это исследование также имеет большое значение, предлагая данные, которые могли бы помочь ученым лучше понять происхождение и эволюцию сверхмассивных черных дыр, формирование структур галактик и, возможно, даже самые ранние события в истории Вселенной.

Кэтрин Грюнталь, исследователь из Института радиоастрономии имени Макса Планка и соавтор одного из исследований, говорит, что в будущем они намерены понять происхождение гравитационно-волнового сигнала, получаемого из наборов данных.

"Наблюдая за вариациями гравитационного волнового сигнала по всему небу, мы ищем отпечатки астрофизических процессов, формирующих нашу Вселенную".

Большая информация: Временная матрица пульсара MeerKAT: Карты гравитационно-волнового неба с данными за 4,5 года
Временная матрица пульсаров MeerKAT: первый поиск гравитационных волн с помощью радиотелескопа MeerKAT
Временной массив пульсаров MeerKAT: данные за 4,5 года, а также шумовые и стохастические сигналы миллисекундной популяции пульсаров

Источник: Swinburne University of Technology