За последние восемь лет ученые зафиксировали более 100 сигналов гравитационных волн, исходящих от столкновения двух массивных космических объектов, таких как черные дыры или нейтронные звезды.
Астрономы нашли способ обнаружить гравитационные волны от умирающей звезды
Моделирование показывает, что обнаружение сигналов гравитационных волн, исходящих от умирающей звезды, может быть возможным с сегодняшними технологиями.
/CIERA/Northwestern University
До сих пор ученые фиксировали гравитационные волны лишь от масштабных столкновений, но скоро они смогут заметить и взрывы одиночных звезд.
Тем не менее, на сегодняшний день не было зафиксировано ни одной гравитационной волны, исходящей от события с одним объектом, например, взрыва звезды.
Этот недостаток наблюдения обусловлен тем, что, в то время как столкновения двух объектов вызывают сильные гравитационные волны с четкой частотой, события с одним объектом вызывают слабые сигналы на случайных частотах.
Гравитационные волны от умирающих звезд
Теперь Оре Готлиб из Северо-Западного университета, Иллинойс, и его коллеги обнаружили событие умирающей звезды с одним источником, которое, по их мнению, могло породить гравитационные волны, достаточно сильные, чтобы их можно было обнаружить в ближайшем будущем различными гравитационно-волновыми обсерваториями.
Взрывная гибель массивной звезды может породить черную дыру, которая выбрасывает мощные струи частиц, называемые гамма-всплесками. Струи приводятся в действие аккрецией вещества. Ученые решили смоделировать смерть такой звезды, в результате которой получается черная дыра, чтобы увидеть, испускал ли какой-либо из вовлеченных процессов потенциально обнаруживаемые гравитационные волны.
Астрономы заметили, что, когда струи сталкивались с взорвавшимся звездным веществом, это вещество превращалось в пузырь горячего газа и обломков, которые ускорялись, окружая струю, нарушая пространство-время и распространяя гравитационные волны.
Моделирование показывает, что этот «кокон» из газа и обломков асимметричен и обладает высокой энергией, что необходимо для создания сильных гравитационных волн. Команда подсчитала, что гравитационные волны должны иметь частоты от 10 до 100 Гц, диапазон, обнаруживаемый гравитационно-волновыми обсерваториями.
Гравитационные волны проходят сквозь материю, поэтому, если исследователи обнаружат этот предсказанный гравитационный сигнал, это позволит им заглянуть внутрь системы, которая иначе совершенно не наблюдаема, говорит Стэн Вусли, физик из Калифорнийского университета в Санта-Круз.
«Это было бы просто совершенно захватывающе», — говорит исследователь. Тем не менее, Вусли предупреждает, что прогнозируемая интенсивность этих волн, вероятно, слишком мала, чтобы быть обнаруженной современными детекторами. Готлиб с ним соглашается.
На данный момент, по его мнению, существует примерно 10%-ная вероятность того, что гравитационные волны от турбулентного реактивного кокона проявятся в ходе экспериментов с гравитационными волнами в 2027 году, которые будут иметь улучшенную чувствительность.
Если исследователям действительно повезет, обнаружение гравитационных волн такого типа может помочь астрономам лучше понять свойства новорожденных черных дыр, говорит Готлиб. Он также считает, что такое обнаружение могло бы помочь разгадать все еще существующие тайны поведения релятивистских струй, порождаемых черными дырами, и взрыва массивных звезд.