Новые моделирования энергетических столкновений во Вселенной позволяют астрофизикам глубже понять принцип генерирования гравитационных волн, что является, возможно, самой захватывающей возможностью заглянуть в будущее небесного мира и понять, что будет дальше.
Слияние черных дыр считается самым эпохальным событием, которое когда-либо видела Вселенная с момента большого взрыва, произошедшего более 14 миллиардов лет назад. Это событие происходит, когда две (или больше) черные дыры становятся пойманными в ловушку их взаимными гравитационными полями, после чего они сталкиваются и сливаются в единое целое. В теории, энергия, которая вырабатывается во время их сливания, способна породить очень специфический выброс гравитационной волны, моделирование которого и является главной целью ученых.
Согласно теории Эйнштейна общей относительности, гравитационные волны порождаются в результате ускорения двух массивных объектов в открытом пространстве, однако непосредственно наблюдать данный процесс наука пока не может. Косвенно увидеть их влияние, можно только наблюдая за движением белых карликов (например, на орбите друг друга). С течение времени, радиус их орбит начинает сокращаться, а энергия теряться, после чего и происходит выброс гравитационных волн.
Хотя у нас довольно хорошее представление об их свойствах, как известно, гравитационные волны очень сложно обнаружить, но благодаря новым исследованиям, это может стать возможным и именно слияние черных дыр и является к этому ключом.
"Ускорения заряда электрона производит электромагнитное излучение, в том числе и видимые для нас световые волны", - заявил в своем пресс-релизе Майкл Кесден, ученый из Техасского научного университета. "Точно также происходит и с ускорением массы, гравитационные волны которой будут более чем видны, как и световые в случае с электронами".
Майкл Кесден является ведущим автором нового исследования о процессе слияния черных дыр опубликованного в журнале «Physical Review Letters».
"Использование гравитационных волн в качестве наблюдательного инструмента, позволяет узнать практически все о характеристиках черных дыр, которые продолжают свое существование уже миллиарды лет и даже то, как они сформировались", - добавил к пресс-релизу свое мнение Девид Героса, ученый и соавтор данного проекта. "Это крайне важные данные, которые позволят полностью понять процесс эволюции Вселенной".
В настоящее время существует сразу несколько аналогичных проектов находящихся на стадии реализации. Следует отметить что самыми известными обсерваториями, оснащенными лазерным интерферометром гравитационно-волнового сканирования (LIGO), являются сразу два конкурента расположенных в штате Луизиана и Вашингтон.
Использование высокоточных лазеров размером в 4 километровый туннель, позволяют сканировать то, как гравитационные волны проходят сквозь нашу планету. В настоящее время LIGO активно модернизируется в целях повышения её чувствительности. Кроме этого аналоги LIGO создаются также и в Европе. Проект получил название «ДЕВА» и имеет ту же миссию что и американские прототипы.
"Мы решили, что поможем предсказать характеристики гравитационных волн, которые американские ученые ожидают получить с помощью LIGO", - заявил соавтор проекта «ДЕВА» Ульрих Сперхак, выпускник Кембриджского университета. "Мы с нетерпением ждем результата наших экспериментов, чтобы сравнить их с теми, что будут получены с помощью LIGO", - добавил он.
Исследователи специально направили моделирование именно на процесс притяжения двух черных дыр и того как они буду вращаться вокруг друг друга.
"С помощью уже существующих технологий, мы можем создать компьютерную модель данного процесса и просмотреть всю эволюцию черных дыр (которая в реальном времени заняла бы миллиарды лет) буквально за считанные секунды", - продолжил свое выступление Кесден. "Однако это не просто ускоренный ход событий, есть такие вещи, которые мы просто не можем узнать любым другим путем".
Исследователи надеются, что с помощью данных компьютерных моделей, они смогут получить новые данные о слияниях черных дыр и изучить новые подробности о характеристиках гравитационных волн.
Без сомнений данный проект можно назвать революцией в мире астрономии, науки, главной целью которой, является изучение самых главных и без сомнений самых интересных явлений во Вселенной. Изучение гравитационных волн позволит ученым дать ответ на многие, казалось бы, ранее совершенно недоступные вопросы, которые хоть немного приблизят нас к пониманию нашей Вселенной.
