Ученые ищут новые типы гравитационных волн в глубоком космосе

Ученые эффектно подтвердили существование гравитационных волн несколько лет назад, но теперь они ищут в космосе новые и различные типы этих волн, возникающие от различных объектов в глубоком космосе.

Бенджамин Оуэн, профессор кафедры физики и астрономии Техасского технологического университета, недавно получил трехлетний грант Национального научного фонда (NSF), целью которого является обнаружение и подтверждение дополнительных типов гравитационных волн.

До сих пор с помощью гравитационных волн мы наблюдали, что происходит, когда две черные дыры и/или нейтронные звезды вращаются вместе и сливаются, — сказал Оуэн, имея в виду научный прорыв, произошедший в 2015 году с подтверждением волн.

Существуют новые типы гравитационных волн, которые пока не обнаружены, но мы знаем, что они существуют на каком-то уровне.

Часть исследований Оуэна проводится в рамках научного сотрудничества Лазерной интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории (LIGO) — научного сообщества, занимающегося изучением и расширением знаний о гравитационных волнах. Его исследования также связаны с текущей работой Алессандры Корси, коллеги по тому же отделу.

В лучшем случае мы обнаружим один или несколько новых сигналов гравитационных волн в ближайший год или около того, — сказал Оуэн.

Это было бы замечательно, поскольку дало бы нам возможность глубже понять, как живут нейтронные звезды во Вселенной и как они эволюционируют. Эти новые виды волн расскажут нам о том, чего не могут рассказать существующие сигналы.

Гравитационные волны были предсказаны Альбертом Эйнштейном в его теории относительности более века назад. Когда их существование было подтверждено, это открыло совершенно новую область научных исследований, изучающих экстремальные явления и происхождение Вселенной.

Нейтронные звезды — это самая экстремальная форма материи в современной Вселенной, — сказал Оуэн.

Мы многое узнали о них с помощью различных других методов, но гравитационные волны открыли новое окно, позволяющее заглянуть непосредственно внутрь них. По сути, вещество в ядре коллапсирующей звезды, когда оно сжимается до такой невероятной плотности, вызывает такие явления, которые не наблюдаются нигде во Вселенной со времен Большого взрыва.

Грант NSF позволит Оуэну больше узнать о нейтронных звездах и о том, что происходит в их недрах для возникновения этих различных типов волн, один из которых характеризуется короткими всплесками, а другой — более непрерывный и долгоживущий. Это также подготовит почву для возможного перехода от LIGO к Cosmic Explorer — новому детектору, который, как ожидается, будет полностью готов к работе примерно через 15 лет.

К моменту запуска Cosmic Explorer мы надеемся увидеть ряд других типов сигналов от нейтронных звезд, — сказал Оуэн.

Будет более чувствительный детектор, и мы получим больше информации о том, что происходит в дальних уголках Вселенной в отношении некоторых безумных вещей, которые могут происходить с материей.

Исследования, проводимые сейчас, помогут заложить важную основу для будущего.

Идея заключается в том, что по мере реализации гранта мы будем тестировать основные методы поиска на данных LIGO, возможно, что-то найдем и разработаем более совершенные методы, которые позволят использовать более качественные данные и извлекать больше информации, — заключил он.

До начала работы Cosmic Explorer еще примерно 15 лет, но то, что мы делаем сегодня, дает научное обоснование того, что мы должны увидеть и что мы можем узнать, не только для того, чтобы улучшить эксперимент, но и для того, чтобы улучшить математику и программирование, чтобы использовать его с максимальной эффективностью.

21.08.2023