Квазары могут помочь обнаружить гравитационные волны от столкновений древних черных дыр, считает астрофизик
Астрофизик из Университета Колорадо в Боулдере предложил новый метод обнаружения и отслеживания гравитационных волн, которые настолько мощны, что искривляют ткань пространства и времени.
Усовершенствование методов обнаружения гравитационных волн, распространяющихся по Вселенной, может помочь ученым исследовать некоторые из самых загадочных явлений космоса, включая взаимосвязь электромагнетизма и гравитации.
«Точные измерения гравитационных волн могут дать нам огромное количество информации», — пояснил Джереми Дарлинг, профессор кафедры астрофизики и планетологии Университета Колорадо в Боулдере. «Разные типы гравитации могут порождать различные виды гравитационных волн».
Гравитационные волны, которые искривляют ткань пространства и времени
Впервые гравитационные волны были предложены знаменитым физиком-теоретиком Альбертом Эйнштейном, однако они не были обнаружены до тех пор, пока ученые с помощью лазерной интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории (LIGO) не обнаружили их характерные признаки в 2015 году. С момента первого обнаружения было предложено несколько новых применений LIGO и планируемых будущих детекторов.
В 2022 году международный аналитический центр Applied Physics предложил использовать гравитационные волны, чтобы обнаружить сигнатуру космических кораблей, использующих «варп-двигатель» в стиле Star Trek. В 2025 году эта же организация объявила о проекте под руководством астрофизика из Гарварда доктора Ави Лоэба, который будет использовать обнаружение гравитационных волн для планетарной обороны. Доктор Лоэб предположил, что инопланетные цивилизации могут использовать гравитационные волны для связи. Специалисты SETI предположили, что гравитационные волны могут помочь обнаружить развитые внеземные цивилизации.
Однако обнаружить гравитационные волны, поскольку они искривляют ткань пространства и времени, чрезвычайно сложно даже для самых совершенных современных приборов. По словам Дарлинга, возможно, существует лучший способ.
Свет квазаров для обнаружения гравитационных волн
В своем Дарлинг указывает, что в истории космоса существовали сверхмассивные черные дыры, вращающиеся друг вокруг друга в своего рода «танце смерти». Когда эти гигантские космические объекты наконец сталкиваются, они, по мнению ученого, создают рябь во Вселенной, искривляющую пространство-время.
«Этот фоновый шум постоянно омывает нашу планету, хотя вы никогда об этом не узнаете», - поясняется в заявлении Калифорнийского университета в Боулдере, где сообщается о выводах профессора.
В отличие от теоретических гравитационных волн, создаваемых, например, космическим кораблем в варп-пузыре (которые распространяются быстро, как круги на воде), новый подход Дарлинга ориентирован на медленные гравитационные волны. По его словам, такие волны, порожденные столкновениями черных дыр, могут проходить через Землю годами или даже десятилетиями.
Для поиска этого класса гравитационных волн Дарлинг привлек на помощь совершенно другое космологическое явление — квазар. Необычайно яркие черные дыры в центре галактик, квазары, должны обнаружить присутствие медленно движущихся гравитационных волн, когда они проходят между ними и Землей. По словам Дарлинга, это происходит потому, что свет, исходящий от квазара, постоянно искривляется гравитационными волнами, проходящими через пространство.
«Если бы вы жили миллионы лет и могли наблюдать за этими невероятно крошечными движениями, вы бы увидели, как квазары покачиваются туда-сюда», — объясняет Дарлинг.
Обнаружение этого эффекта (вверх-вниз, влево-вправо и вперед-назад) откроет совершенно новый способ регистрации гравитационных волн, искажающих ткань пространства-времени.
«Гравитационные волны действуют в трех измерениях», — говорит Дарлинг. «Они растягивают и сжимают пространство вдоль нашей линии зрения, а также заставляют объекты двигаться взад-вперед в небе».
Обнаружение, вероятно, потребует дополнительных наблюдений
Проанализировав данные о более чем 1 миллионе квазаров, полученные обсерваторией Gaia Европейского космического агентства, Дарлинг пока не зафиксировал изменений в их излучении, вызванных воздействием гравитационных волн, искривляющих ткань пространства-времени.
К счастью, команда Gaia планирует опубликовать в 2026 году новые данные наблюдений за квазарами, охватывающие пять с половиной лет. Дарлинг утверждает, что добавление этого «кладезя информации» к предыдущему трёхлетнему набору данных может подтвердить эффективность его нового метода.
«Если мы сможем наблюдать миллионы квазаров, возможно, нам удастся обнаружить эти сигналы, скрытые в огромном массиве данных», — сказал он.