Научные коллаборации LIGO и Virgo объявили о четырех новых регистрациях гравитационных волн. Обсерватории также выпустили первый каталог событий, в которых были зарегистрированы гравитационные волны.

1 декабря 2018 года участники проходившей в США конференции по гравитационно-волновой физике и астрономии представили новые результаты по регистрации гравитационных волн от столкновения и слияния космических объектов. К настоящему времени два детектора коллаборации LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) и европейский детектор гравитационных волн Virgo достоверно обнаружили гравитационные волны от 10 событий, вызванных слиянием черных дыр и от одного, вызванного слиянием нейтронных звезд. О шести событиях, вызванных слияниями двойных черных дыр, сообщалось ранее, а о четырех новых регистрациях гравитационных волн от таких источников объявлено впервые. В проекте участвуют более 1200 ученых из 100 институтов различных стран, объединившись в Научную коллаборацию LIGO (LIGO Scientific Collaboration). Россия представлена двумя научными коллективами: группой физического факультета Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова и группой Института прикладной физики РАН (Нижний Новгород). Результаты новых исследований опубликованы 3 декабря в двух научных публикациях в arXiv (https://arxiv.org/abs/1811.12940 и https://arxiv.org/abs/1811.12907), а каталог всех зарегистрированных гравитационно-волновых событий доступен на сайте LIGO DCC.

Схема всех астрономических событий, гравитационные волны от которых были зафиксированы коллаборациями LIGO и Virgo // Источник: LIGO DCC

Во время первого цикла наблюдений, длившегося с 12 сентября 2015 года по 19 января 2016 года, непосредственно после модернизации детекторов, ученые LIGO обнаружили гравитационные волны от трех слияний двойных черных дыр. Во втором наблюдательном цикле, с 30 ноября 2016 года по 25 августа 2017 года, было обнаружено одно слияние двойных нейтронных звезд и еще семь слияний двойных черных дыр, включая четыре новые регистрации гравитационных волн, обозначенные как GW170729, GW170809, GW170818 и GW170823 на основе дат, когда они были обнаружены.

Все зарегистрированные события собраны в единый каталог, о котором также было сообщено на конференции. При этом прозвучали новые рекордные значения параметров сливающихся объектов. Так, например, новое событие GW170729, обнаруженное во втором наблюдательном цикле, было вызвано гравитационными волнами от самого массивного и отдаленного источника из когда-либо наблюдавшихся. В этом слиянии, которое произошло примерно 5 миллиардов лет тому назад, энергия, эквивалентная почти пяти солнечным массам, была преобразована в гравитационное излучение.

«Да здравствует гравитационно-волновая астрономия! Она родилась всего-то 3 года назад при сенсационной регистрации первых экзотических событий, вполне встала на ноги и “поставляет” все новые и новые интереснейшие данные, без которых уже невозможно представить развитие астрономии и космологии»заведующий кафедрой физики колебаний физического факультета МГУ Сергей Вятчанин

Событие GW170814 было первым слиянием двух черных дыр, зарегистрированным сетью из трех детекторов. Оно позволило провести первые исследования поляризации гравитационных волн (аналогичные поляризации света). Три дня спустя было обнаружено событие GW170817, в котором впервые наблюдались гравитационные волны от слияния двух нейтронных звезд. Более того, это столкновение наблюдалось как в гравитационных волнах, так и в оптическом диапазоне, что ознаменовало собой новую главу в многоканальной астрономии, в которой космические объекты наблюдаются одновременно в разных формах излучения.

Положение источника одного из новых событий GW170818, зарегистрированного детекторами LIGO и Virgo, было определено на небе с наивысшей точностью. Положение двух слившихся черных дыр, расположенных на расстоянии 2.5 миллиарда световых лет от Земли, было идентифицировано на небе с точностью 39 квадратных градусов. Это делает его вторым по точности локализации источником гравитационных волн, следующим за GW170817, когда были зарегистрированы волны от слияния нейтронных звезд.

«За 14 месяцев наблюдений детекторы LIGO и Virgo 11 раз зарегистрировали гравитационные волны от космических источников. Гравитационно-волновая астрономия стала реальностью. Сейчас исследования ученых Московского университета, участвующих в коллаборации LIGO, сфокусированы на повышении чувствительности детекторов для того, чтобы значительно увеличить частоту регистрации гравитационных волн», — отметил профессор физического факультета МГУ Валерий Митрофанов.

«В начале следующего года начнется очередной, третий, цикл научных наблюдений детекторов LIGO и Virgo. Предполагается, что в этом цикле в них для повышения чувствительности будет использован квантовый “сжатый свет”. Это будет первое использование в гравитационно-волновых детекторах квантовых технологий, разработкой которых, в частности, занимается группа Московского университета», — прокомментировал профессор физического факультета МГУ Фарит Халили.

Детекторы LIGO построены и эксплуатируются Калифорнийским и Массачусетским технологическими институтами. Партнером LIGO является коллаборация Virgo, в которой работают более 300 европейских ученых и инженеров из 28 исследовательских групп. Исследования российских ученых поддерживаются Российским фондом фундаментальных исследований и Российским научным фондом.

Источник: пресс-релиз МГУ