Открытие гравитационных волн, возможно, значительно ближе

Шон Макуильямс (Sean McWilliams) и его коллеги из Принстонского университета (США) полагают, что астрофизики коренным образом недооценили частоту основного по масштабам события, вызывающего образование гравитационных волн. Напомним: столкновение между сверхмассивными чёрными дырами считаются главным кандидатом в генераторы таких волн, однако ранее думали, что такое событие не может быть слишком частым. Более того, основная часть таких столкновений вообще должна иметь место при столкновениях галактик, что, кажется, относится к событиям из ряда вон.

Астрофизики считают, что частота генерации мощнейших гравитационных волн многократно недооценена астрономами. Если они правы, такие волны, возможно, уже зарегистрированы. (Илл. Sean T. McWilliams et al.)

Однако г-н Макуильямс, проанализировав изменения в картине наблюдаемых галактик сегодняшней Вселенной и тех, свет от которых шёл к нам по шесть миллиардов лет, выявил, что средняя масса одной галактики за этот период удвоилась, а размеры и вовсе учетверились. Между тем формирование звёзд в этот период драматически замедлилось — настолько, что даже десятипроцентный рост размеров галактик и пятипроцентный — массы за счёт одних только новых звёзд следует считать практически исключённым. Соответственно, столкновения галактик за этот период произошли не просто с каждой галактикой, а с каждой галактикой многократно, поскольку количественно основная масса галактик — это карликовые образования; значит, чтобы их средняя масса удвоилась, такие коллизии должны случаться с любой нынешней галактикой не по разу.

Любое слияние галактик должно сопровождаться слиянием сверхмассивных дыр в их центрах — и это притом, что как минимум часть галактик, включая, возможно, нашу, имеет несколько СМЧД в своих ядрах.

Согласно расчётам Шона Макуильямса, это означает, что слияние СМЧД происходит в 10–30 раз чаще, чем считалось. Следовательно, количество мощных гравитационных волн, порождаемых такими слияниями, также куда больше рассчитанного теоретически. По мнению учёного, строящиеся сегодня мощности, нацеленные на поиск таких волн, должны наверняка зарегистрировать их; более того, возможно, уже полученные астрономами наблюдательные данные содержат достаточно информации для идентификации гравитационных волн.

Речь идёт о постоянном мониторинге радиосигналов от пульсаров, пристально изучаемых предельно быстровращающихся нейтронных звёзд. Гравитационные волны от объектов, находящихся рядом с пульсарами, должны искажать радиосигналы от них как минимум в 3–5 раз сильнее, чем считалось. То есть со статической точки зрения данные, содержащие отражения гравитационных волн, вероятно, уже получены.

По самым пессимистичным оценкам группы, к 2016 году вероятность обнаружения гравитационной волны составит 95%. Авторы работы настолько уверены в этом, что говорят о «неминуемом обнаружении». Оправдан ли оптимизм? Скоро узнаем.

Препринт исследования можно просмотреть здесь.

Подготовлено по материалам Technology Review.