Астрономы использовали смоделированные данные, чтобы нанести на карту гравитационные волны в небе, которые представляют собой рябь в космическом пространстве-времени, создаваемую вращающимися по орбите объектами. Это изображение показывает, как космические обсерватории гравитационных волн, которые, как ожидается, будут запущены в следующем десятилетии, улучшат наше понимание нашего дома в Млечном Пути.
Астрономы использовали смоделированные данные для составления карты неба с помощью гравитационных волн, что выявило необходимость в космических обсерваториях для обнаружения двойных звездных систем. Будущие проекты, такие как LISA, направлены на обнаружение тысяч этих труднообнаружимых систем, что сигнализирует о смене парадигмы в космических наблюдениях. (Иллюстрация художника — см. видео-моделирование ниже).
С 2015 года наземные обсерватории зарегистрировали около сотни событий, которые представляют собой слияние систем черных дыр звездной массы, нейтронных звезд или их пар. Эти сигналы обычно длятся менее минуты, имеют относительно высокую частоту, могут появляться в любой точке неба и исходят из источников, находящихся далеко за пределами нашей галактики.
Посмотрите, как гравитационные волны от смоделированной популяции компактных двойных звездных систем объединяются, чтобы создать составное изображение всего неба. Эти системы содержат белые карлики, нейтронные звезды или черные дыры на узких орбитах. Как только в следующем десятилетии начнут работу космические обсерватории гравитационных волн, появится возможность создавать такие карты, используя реальные данные. Светлым цветом обозначены источники с более сильным сигналом, более светлым цветом обозначены источники с более высокими частотами. Более крупные цветные пятна указывают на менее четко расположенные источники. На вставке показаны частота и сила гравитационного сигнала, а также пределы чувствительности LISA (Космическая антенна лазерного интерферометра), обсерватории, разработанной Европейским космическим агентством (ЕКА) в сотрудничестве с НАСА и которая должна быть запущена в 2030-х годах. Источник: Центр космических полетов имени Годдарда НАСА.
Сесилия Чиленти, исследователь из Университета Мэриленда в Колледж-Парке и Центра космических полетов Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд: «Двойные звездные системы также населяют Млечный Путь, и мы ожидаем, что многие из них будут содержать компактные объекты на узких орбитах, такие как белые карлики, нейтронные звезды и черные дыры», — сказала Сесилия Чиренти. «Но нам нужна космическая обсерватория, чтобы «услышать» их, потому что частота их гравитационных волн слишком низка, чтобы их могли обнаружить наземные детекторы».
Астрономы называют эти системы UCB (сверхмалые двойные системы) и ожидают, что будущие обсерватории, такие как LISA (Космическая антенна лазерного интерферометра), созданная в результате сотрудничества Европейского космического агентства (ЕКА) и НАСА, смогут обнаружить десятки тысяч UCB. UCB часто трудно обнаружить — они часто тускнеют в видимом свете, и астрономам в настоящее время известно лишь несколько UCB с орбитальным периодом менее часа. Открытие множества новых UCB — одна из главных целей LISA.
Художественное впечатление от LISA Pathfinder, миссии ЕКА по тестированию технологий для будущих космических обсерваторий гравитационных волн. LISA — это космическая обсерватория гравитационных волн, разработанная на основе успеха LISA Pathfinder и LIGO. Источник: ЕКА-С. Карро
Используя данные, которые моделировали ожидаемое распределение и сигналы гравитационных волн этих систем, команда разработала метод объединения данных в изображение всего неба Млечного Пути UCB. Техника описана в статье, опубликованной в Acta Astronomica.
«Наше изображение напрямую аналогично наблюдению панорамного вида неба с использованием определенных типов света, таких как видимый свет, инфракрасное или рентгеновское излучение», — сказала астрофизик Годдарда Айра Торп. «Надежда, которую несут гравитационные волны, заключается в том, что мы сможем наблюдать Вселенную совершенно по-другому, и это изображение действительно подтверждает это. Я надеюсь, что однажды я смогу увидеть версию, созданную с использованием реальных данных LISA, на плакате или футболке».