Похоже, астрономы недооценивали силу неуловимых гравитационных волн — и наблюдать их проще, чем казалось.

LIGO — эксперимент очень точный и масштабный — для него возведен целый комплекс сооружений
Рождение гравитационных волн в ходе столкновения черных дыр

Гравитационные волны — «рябь», разбегающаяся по ткани пространства-времени — предсказываются теорией относительности, хотя наблюдать их не удается — а ведь попыток сделано и делается достаточно.

Теоретически создавать их должны наиболее мощные события во Вселенной — скажем, коллапс нейтронных звезд или слияние черных дыр. И, конечно, самые гигантские — столкновения сверхмассивных черных дыр в центрах сливающихся галактик. Это самые многообещающие источники, из которых ученые надеются уловить гравитационные волны. Но так ли часты сами столкновения сверхмассивных черных дыр? Американские астрофизики показали, что такие катастрофы происходят намного чаще, чем кажется: частота их недооценивалась на порядок.

Статистическая оценка величины галактик разных периодов времени показала, что за последние 6 млрд лет их средняя масса почти удвоилась, а размеры возросли вчетверо. Существующей скорости рождения новых звезд на такой рост никак недостаточно, так что единственным способом для галактики так сильно увеличиться остается слияние или поглощение другой галактики. Такие предположения подтверждаются и теоретическим моделированием: слияние галактик должно быть весьма обычным процессом в современной Вселенной.

Следовательно, полагают авторы, и столкновения сверхмассивных черных дыр должны случаться не так уж и редко, в 10−30 раз чаще, чем считалось до сих пор, а сигнал рожденных при этом гравитационных волн — в 3−5 раз сильнее.

Это дает вполне определенные надежды на то, что долгая охота за этой рябью вскоре закончится успешно. Ведутся такие поиски обычно сверхточной фиксацией расстояния на определенном участке пространства: интерференция лазерных лучей позволяет замерять его с огромной точностью, так что в случае прохождения по пространству-времени волна должна исказить его и тем выдать свое присутствие. Одна из мощнейших таких установок — американская LIGO — сейчас как раз проходит модернизацию и должна достичь максимальной запланированной чувствительности к 2018−2019 гг.

Другой метод состоит в максимально точном замере сигналов далеких пульсаров: эти космические маяки вспыхивают с поразительной регулярностью, и любое ее неожиданное искажение будет говорить об искажениях в пространстве-времени из-за прохождения гравитационной волны. Такие наблюдения намного проще и дешевле, чем LIGO и другие сверхсложные установки. Однако основные надежды все-таки связывают с LIGO и подобными экспериментами.

Тем более, если справедливы новые выкладки ученых, гравитационные волны рождаются в космосе намного чаще и более сильными, чем ожидалось. «По нашим расчетам, сигнал можно различить с помощью уже существующих средств наблюдения за пульсарами», — говорят авторы работы. Да и чувствительность приборов растет — по самым пессимистическим оценкам, к 2016 г. первая гравитационная волна будет поймана.

По публикации MIT Technology Review / Physics ArXiv Blog