Вчені подвоїли відому кількість екстремальних космічних подій, зареєстрованих за допомогою гравітаційних хвиль, надаючи безпрецедентний погляд на найруйнівніші зіткнення у Всесвіті. Останній каталог, GWTC-4, опублікований колаборацією LIGO-Virgo-KAGRA (LVK), тепер включає 128 підтверджених виявлень зіткнень чорних дірок і нейтронних зірок, майже подвоївши попередню кількість в 90. Це означає, що ми тепер “чуємо” Всесвіт.
Прорив: Коливання в просторі-часі
Існування цих коливань – спотворень у структурі простору та часу – було вперше передбачено Альбертом Ейнштейном у 1915 році. Для того, щоб технології наздогнали теорію, знадобилося ще століття. У 2015 році Лазерна Інтерферометрична Гравітаційно-хвильова Обсерваторія (LIGO) зробила перше пряме виявлення, що походить від злиття чорної діри на відстані 1,3 мільярда світлових років. З того часу детектори в Італії (Virgo) і Японії (KAGRA) приєдналися до пошуків, розкриваючи Всесвіт, що кишить цими катастрофічними подіями.
Чому це важливо: Гравітаційні хвилі унікальні тим, що вони несуть інформацію про зіткнення, яку “світло” передати не може. Світло може згинатися, блокуватися або спотворюватися. Гравітаційні хвилі проходять майже крізь усе, даючи нам прямий погляд на екстремальні явища в космосі.
Що Нового в GWTC-4
Цей останній набір даних, зібраний у період з травня 2023 року по січень 2024 року, примітний своєю різноманітністю:
- Більше Важкі Чорні Діри: Каталог включає найважчі пари чорних дір, що коли-небудь спостерігалися, кожна з яких приблизно в 130 разів масивніша за наше Сонце.
- Нерівномірні Злиття: Деякі зіткнення включають чорні діри з розмірами, що сильно розрізняються, що вказує на складну історію їх формування.
- Екстремальні обертання: Кілька чорних дірок обертаються зі швидкістю до 40% від швидкості світла – свідчення попередніх зіткнень та можливість “ланцюжків злиття”, де чорні дірки ростуть в результаті повторних злиттів.
- Змішані Злиття: Дві нові події включають зіткнення між чорними дірками та нейтронними зірками.
Підвищена чутливість детекторів LVK дозволяє вченим виявляти події з відривом до 10 мільярдів світлових років. Це дозволяє проводити суворі тести теорії загальної теорії відносності Ейнштейна, яка продовжує підтверджуватись у цих екстремальних умовах.
Наслідки для Астрофізики
“Цей набір даних зміцнив нашу впевненість у тому, що чорні діри, що зіткнулися раніше в історії Всесвіту, могли мати більш високі швидкості обертання, ніж ті, які зіткнулися пізніше”, – говорить член LVK Сальваторе Віталі з Массачусетського технологічного інституту (MIT).
Дані також дозволяють припустити, що чорні дірки можуть зростати в результаті множинних злиттів, формуючи ще масивніші об’єкти з плином космічного часу. Ці спостереження надають уявлення про те, як чорні дірки формуються з зірок, що колапсують, як вони еволюціонують і як вони впливають на структуру Всесвіту.
“Ми розширюємося в нові частини того, що ми називаємо ‘параметричним простором’ і виявляємо цілу нову різноманітність чорних дірок”, – пояснює член LVK Даніель Вільямс з Університету Глазго. “Ми дійсно розширюємо кордони і бачимо речі, які більш масивні, обертаються швидше і є більш астрофізично цікавими та незвичайними об’єктами.”
Результати цього каталогу незабаром будуть опубліковані в Astrophysical Journal Letters. Подальше вдосконалення цих методів виявлення обіцяє ще більше відкриттів про найжорстокіші та загадкові події Всесвіту.
