posted by Administrator
on Sat, 12/14/2013 - 23:56
На этом изображении, созданном воображением художника, сливающиеся черные дыры создают слабые пульсации в пространстве и времени. Пульсар-временные антенные комплексы-сетки из пульсирующих ядер умерших звезд воплощают в себе одну из стратегий обнаружения таких пульсаций, или гравитационных волн, которые, как предполагают ученые, возникают при слиянии двух сверхмассивных черных дыр в одну.
На всем протяжении нашей Вселенной гигантские черные дыры, скрывающиеся внутри галактик, подальше от наших глаз, объединяются в пары и сливаются, образуя одно целое. Слившись в неистовом танце и кружа одна вокруг другой, эти массивные дыры создают гравитационные волны, которые распространяются в виде пульсаций в континууме пространство-время, даже когда волны проходят непосредственно через нашу планету.
Астрономам хорошо известно о существовании этих волн, предсказанных теорией относительности Альберта Эйнштейна, но прямое детектирование этих волн еще только предстоит выполнить. В стремлении уловить эти волны наша стратегия, именуемая пульсар-временные антенные комплексы, достигла ключевого момента, но вовсе не по причине осуществления детектирования гравитационных волн, а в связи с выявлением новой информации о частоте и мощности процессов слияния черных дыр.
«Мы полагаем, что через нашу Землю постоянно проходит множество гравитационных волн, и теперь мы имеем более точное представление о масштабе этой фоновой активности», – уверяет Сара Бурке-Сполаор (Sarah Burke-Spolaor), соавтор новой научной статьи, опубликованной в журнале Science 18 октября, в которой приводятся результаты исследований, проведенных ею во время работы в Лаборатории реактивного движения (JPL), НАСА, в Пасадене, штат Калифорния. В настоящее время Бурке-Сполаор работает в Калифорнийском технологическом институте в Пасадене.
При детектировании гравитационных волн можно получить дополнительную информацию о черных дырах, а также об одной из четырех основных сил природы – гравитации.
Неспособность зарегистрировать гравитационные волны, которые можно было бы рассматривать как недостаток в работе исследовательской группы в недавнем исследовании, фактически обернулась ее преимуществом, поскольку позволила выявить новую информацию о слияниях сверхмассивных черных дыр – частоту таких событий, удаленность этих событий от Земли и массы черных дыр. Теория, выдвинутая группой о процессе роста черных дыр, которая наносит удар по фундаментальным представлениям большой армии теоретиков, показала, что исключительно одни процессы слияния можно считать факторами, ответственными за увеличение массы черных дыр.
Результаты получают с помощью радиотелескопа “Parkes” Научно-промышленной исследовательской организации Содружества (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization's (CSIRO), расположенного в восточной части Австралии. Исследование возглавили два ученых: Райан Шэннон (Ryan Shannon) из CSIRO и Викрам Рави (Vikram Ravi), работающий в Университете Мельбурна и CSIRO.
Пульсар-временные антенные комплексы разработаны для улавливания (регистрации) едва различимых гравитационных волн с помощью наземных телескопов и вращающихся звезд под названием пульсары. Пульсары представляют собой выгоревшие ядра взорвавшихся звезд, которые излучают пучки радиоволн подобно сигналам радиомаяков. Период вращения пульсаров столь точен, что исследователи сравнивают его с эталонными генераторами частоты (атомными часами).
Когда гравитационные волны проходят через сетку (матрицу) из нескольких пульсаров, в нашем случае из 20, они вызывают флуктуации сигналов пульсаров (“дрожание цели”), которые играют роль определенных вех. Исследователи, регистрируя радиоволны, испускаемые пульсарами, могут впоследствии воссоздать, собирая по кусочкам, полную картину шумового фона, обусловленного волнами.
«Гравитационные волны вызывают растяжение и сжатие пространства, которое находится между Землей и пульсарами», – поясняет Бурке-Сполаор.
В новом исследовании используется пульсар-временной антенный комплекс “Parkes”, который начал действовать в 1990-е годы. По мнению участников исследовательской группы, антенный комплекс, при его текущей чувствительности, будет способен детектировать гравитационную волну в течение 10 лет.
Исследователи из JPL в настоящее время разрабатывают пульсар-временную систему, обладающую аналогичной точностью, которая предназначена для Наземной сети станций слежения за глубоким космическим пространством, НАСА (NASA’s Deep Space Network), и представляет собой систему, состоящую из больших параболических антенн (“тарелок”), расположенных в разных уголках Земли, которые отслеживают и устанавливают связь с космическим аппаратом, курсирующим в дальнем космосе. Во время перерывов, предусмотренных графиком работы сети станций слежения, антенны могут использоваться для точного измерения периодов излучения пульсарами радиоволн. Поскольку такие станции слежения, образующие сеть Deep Space Network, разбросаны по всему земному шару, они могут вести наблюдения за пульсарами, охватывая все небо, что повышает чувствительность регистрации гравитационных волн.
«В данный момент основные усилия в сообществе, делающем ставку на использование пульсар-временных антенных систем, сосредоточены на разработке более чувствительных методов и создании программ долгосрочного мониторинга (контроля) большой группы пульсаров, – рассказывает Валид Мэйд (Walid Majid), научный руководитель программы использования пульсар–временных комплексов в рамках проекта Deep Space Network из JPL. – Все стратегии детектирования гравитационных волн, включая LIGO [Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory – Лазерно-интерферометрическая обсерватория гравитационных волн], являются дополняющими друг друга, поскольку каждая техническая система обладает чувствительностью обнаружения гравитационных волн в определенном частотном диапазоне, который не перекрывается другими. Хотя некоторые могли бы описать представленный процесс как некое состязание, в конечном счете, нашей целью является детектирование (регистрация) гравитационных волн, которое положит начало астрономии гравитационных волн. Это на самом деле самая увлекательная часть всего нашего предприятия (проекта)». Обсерватория наземного базирования LIGO расположена в штате Луизиана и штате Вашингтон. Это совместный проект Калтеха (Калифорнийского технологического института) и Массачусетского технологического института, Кембридж, штат Массачусетс.
Финансирует проект Национальный научный фонд. Европейское космическое агентство занимается разработкой космического исследователя LISA (Laser Interferometer Space Antenna – Космической антенны, использующей принцип лазерного интерферометра), миссии, призванной подтвердить обоснованность концепции будущей космической обсерватории, назначение которой – детектирование гравитационных волн. Инструменты LIGO, LISA и пульсар-временные антенные комплексы будут детектировать гравитационные волны на разных частотах и, следовательно, их чувствительность позволит регистрировать случаи слияния самых разных типов.
Видео, представляющее новые данные, полученные с помощью радиотелескопа “Parkes”, от Технологического университета Суинберна в Мельбурне, Австралия, доступно в онлайн режиме по адресу: www.astronomy.swin.edu.au
http://www.astrogorizont.com/content/read-Slijanie_dvuh_chernyh_dyr
