Международная команда астрофизиков опубликовала обновленный каталог гравитационных волн, который специалисты сравнивают с открытием следов древней затерянной цивилизации. Зафиксированные пульсации пространства-времени были вызваны колоссальными космическими катастрофами — слияниями массивных черных дыр.
Астрономы зарегистрировали гравитационные волны от 161 слияния черных дыр
Астрономы с помощью гравитационных волн зафиксировали масштабный всплеск слияний черных дыр. Новый каталог GWTC-5 пополнился 161 гравитационным сигналом, пойманным детекторами LIGO, Virgo и KAGRA. Это открытие увеличило общее число известных столкновений до 390. Полученные данные позволяют ученым исследовать эволюцию вселенной и детально воссоздать структуру скрытого космоса.
Иллюстрация, на которой изображены две вращающиеся друг вокруг друга черные дыры, излучающие гравитационные волны перед окончательным столкновением. Mark Garlick/Science Photo Library/Getty Images
Первый всплеск гравитационных волн ученые поймали совсем недавно — в 2015 году. Это было эпохальное событие, подтвердившее догадку Эйнштейна вековой давности. Тогда физики радовались единичному сигналу от столкновения гигантских объектов. Всего за одно десятилетие чувствительность лазерных детекторов выросла настолько, что единичные открытия превратились в поток данных. Сегодня астрономы регистрируют по несколько мощных космических катастроф еженедельно, а общий список обнаруженных слияний достиг фантастической цифры — 390 событий.
Визуальное изображение сигналов гравитационных волн, составляющих каталог GWTC-5.
Новые данные показывают, что подобные события происходят во Вселенной регулярно, а чувствительность современных детекторов теперь позволяет регистрировать их по несколько раз в неделю. Среди сотен сигналов исследователи выделили уникальные случаи, которые доказывают существование целых цепочек столкновений, когда сливающиеся черные дыры образуют гигантские черные дыры, и эти гиганты сливаются друг с другом, и в результате вырастают до сверхгигантских размеров.
Массы обнаруженных черных дыр, представленные на диаграмме.
«Сегодняшние новые результаты подобны обнаружению ранее неизвестного клада, раскрывающего не просто отдельные жизни, а структуру целого потерянного мира», — отметил Дэниэл Уильямс, научный сотрудник Института гравитационных исследований.
Новые горизонты космологии
Особый интерес для науки представили два сигнала, зафиксированные осенью 2024 года. Характер вращения участников этих космических катастроф указал на то, что они являются объектами второго поколения. Это означает, что данные черные дыры сформировались не в результате гибели массивных звезд, а родились в ходе предыдущих слияний своих предшественников.
(Главное изображение) Иллюстрация слияния черных дыр. (Вставка) Массы чёрных дыр, слияние которых было обнаружено по гравитационным волнам.
Подобные процессы обычно протекают в плотных звездных скоплениях, изучать которые стандартными методами крайне сложно. Кроме того, астрономам удалось максимально точно определить координаты одного из таких источников, что в будущем поможет использовать гравитационные волны для вычисления скорости расширения Вселенной.
Еще один исключительно четкий сигнал позволил провести самую строгую в истории проверку общей теории относительности Альберта Эйнштейна и подтвердить теорему Стивена Хокинга о площадях черных дыр. Наблюдения показали, что после слияния площадь горизонта событий увеличилась в полном соответствии с законами термодинамики. Несмотря на колоссальный объем энергии, уносимый гравитационными волнами, общая энтропия системы возросла, подтверждая, что даже эти экстремальные объекты подчиняются фундаментальным физическим правилам.