Гравитационное излучение: ритмы Вселенной

Гравитационные волны, предсказанные Альбертом Эйнштейном еще в начале XX века, остались долгое время недосягаемым явлением для ученых. Однако современные технологии позволили наконец обнаружить и изучить эти потоки пространство-времени, которые оказывают влияние на саму структуру Вселенной.

Недавно опубликованные исследования нескольких международных исследовательских групп подтверждают, что Вселенная ритмично растягивает и сжимает пространство-время. Одна из таких работ была проведена группой из Североамериканской наногерцовой обсерватории гравитационных волн NANOGrav и опубликована в журнале The Astrophysical Journal Letters. Ученые пришли к выводу, что Вселенная "гудит" от гравитационного излучения, которое ритмично воздействует на пространство-время и материю в нем.

Исследователи со всего мира, также опубликовавшие свои работы в июне этого года, пришли к тому же выводу. Они изучали миллисекундные пульсары в Млечном Пути и обнаружили, что точные ритмы этих объектов подвержены влиянию растяжения и сжатия пространства-времени, вызванного гравитационными волнами на очень низких частотах.

Интересно отметить, что гравитационные волны были обнаружены только в 2015 году Лазерно-интерферометрической гравитационно-волновой обсерваторией (LIGO), хотя их существование было предсказано уже Эйнштейном. Однако до недавнего времени ученым не было доступно достаточно чувствительных приборов для фиксации таких волн.

Ранее было установлено, что коротковолновые изменения "пространство-время" вызываются слиянием маломассивных черных дыр и нейтронных звезд. Однако возник вопрос о том, создаются ли длинные гравитационные волны также черными дырами. В статье NANOGrav приводятся доказательства того, что гул Вселенной вызван сотнями тысяч пар сверхмассивных черных дыр, которые в течение всей истории Вселенной достаточно приблизились друг к другу, чтобы слияние стало неизбежным.

Для обнаружения гравитационных волн требуется решетка из антенн размером с галактику. Такой решеткой для ученых стал набор миллисекундных пульсаров. Длина гравитационных волн измеряется в световых годах, поэтому для их обнаружения необходимы такие масштабные инструменты.

Как сообщается в ряде работ, помимо черных дыр, фоновые гравитационные волны могут быть вызваны аксионами темной материи, первичными черными дырами, оставшимися со времен ранней Вселенной, и космическими струнами. Эти теории еще предстоит проверить и исследовать.