По словам исследователей, амплитуда и частота этих волн могут показать начальную массу семян, из которых выросли первые черные дыры с момента их образования 13 миллиардов лет назад, и дать дополнительные подсказки о том, что их вызвало и где они образовались.Исследование будет представлено сегодня (понедельник, 27 июня 2016 г.) на Национальном астрономическом собрании Королевского астрономического общества в Ноттингеме, Великобритания. Он финансировался Советом по науке и технологиям, Европейским исследовательским советом и Бельгийской межвузовской программой полюсов притяжения.Исследование объединило симуляции проекта EAGLE, цель которого создать реалистичную симуляцию известной Вселенной внутри компьютера, с моделью для расчета сигналов гравитационных волн.
Исследователи заявили, что два обнаружения гравитационных волн, вызванных столкновениями между сверхмассивными черными дырами, должны быть возможны каждый год с использованием космических инструментов, таких как детектор космической антенны Evolved Laser Interferometer (eLISA), запуск которого запланирован на 2034 год.В феврале международные коллаборации LIGO и Virgo объявили, что они впервые обнаружили гравитационные волны с помощью наземных инструментов, а в июне сообщили о втором обнаружении.
Поскольку eLISA будет в космосе и будет по крайней мере в 250 000 раз больше, чем детекторы на Земле, он должен уметь обнаруживать гораздо более низкочастотные гравитационные волны, вызванные столкновениями между сверхмассивными черными дырами, масса которых в миллион раз превышает массу. нашего солнца.Современные теории предполагают, что семена этих черных дыр были результатом роста или коллапса первого поколения звезд во Вселенной; столкновения между звездами в плотных звездных скоплениях; или прямой коллапс чрезвычайно массивных звезд в ранней Вселенной.Поскольку каждая из этих теорий предсказывает разные начальные массы зародышей сверхмассивных черных дыр, столкновения будут производить разные сигналы гравитационных волн.Это означает, что потенциальные обнаружения eLISA могут помочь точно определить механизм, который помог создать сверхмассивные черные дыры, и когда в истории Вселенной они образовались.
Ведущий автор Хайме Сальсидо, аспирант Института вычислительной космологии Даремского университета, сказал: «Более глубокое понимание гравитационных волн означает, что мы можем изучать Вселенную совершенно по-другому."Эти волны вызваны массовыми столкновениями между объектами, масса которых намного превышает массу нашего Солнца.«Объединив обнаружение гравитационных волн с моделированием, мы могли бы в конечном итоге выяснить, когда и как образовались первые семена сверхмассивных черных дыр».
Соавтор, профессор Ричард Бауэр из Института вычислительной космологии Даремского университета, добавил: «Черные дыры имеют фундаментальное значение для формирования галактик и, как считается, находятся в центре большинства галактик, включая наш собственный Млечный Путь.«Обнаружение того, как они оказались там, где они есть, — одна из нерешенных проблем космологии и астрономии.«Наше исследование показало, как космические детекторы позволят по-новому взглянуть на природу сверхмассивных черных дыр».Гравитационные волны были впервые предсказаны 100 лет назад Альбертом Эйнштейном в рамках его общей теории относительности.
Волны представляют собой концентрическую рябь, вызванную насильственными событиями во Вселенной, которые сжимают и растягивают ткань пространства-времени, но большинство из них настолько слабы, что их невозможно обнаружить.LIGO обнаружила гравитационные волны с помощью наземных инструментов, называемых интерферометрами, которые используют лазерные лучи для улавливания тонких возмущений, вызванных волнами.eLISA будет работать аналогичным образом, обнаруживая небольшие изменения расстояний между тремя спутниками, которые будут вращаться вокруг Солнца по треугольной схеме, соединенной лучами лазеров на каждом спутнике.
В июне сообщалось, что LISA Pathfinder, предшественник eLISA, успешно продемонстрировал технологию, открывающую путь к созданию большой космической обсерватории, способной обнаруживать гравитационные волны в космосе.