Представьте себе смерть звезды, столь мощную, что ее прощальный вздох сотрясет саму ткань пространства-времени. Именно такой сценарий рисует перед нами новое исследование, опубликованное в Astrophysical Journal Letters. Ученые предсказывают обнаружение совершенно нового источника гравитационных волн – коллапсаров, гибель массивных звезд, вращающихся с невероятной скоростью.
Коллапс: Танго Смерти и Рождения Черной Дыры
Когда звезды, в 15-20 раз превосходящие Солнце по массе, исчерпывают ядерное топливо, их судьба предрешена. Они взрываются в эпическом коллапсе, порождая черную дыру в сердцевине и смертельно затягивающий ее диск из остаточного вещества. Это стремительное вращение диска, продолжающееся всего несколько минут, создает мощные гравитационные волны – искажения пространства-времени, распространяющиеся по Вселенной подобно ударным волнам от взрыва.
LIGO: Новая Музыка Космоса
Используя передовые компьютерные модели, астрофизики из Центра вычислительной астрофизики Института Флэтайрон (CCA) продемонстрировали, что эти волны не останутся незамеченными. Инструменты, такие как лазерная интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория LIGO, которая в 2015 году впервые зафиксировала гравитационные волны от сливающихся черных дыр, способны уловить их мелодию.
До сих пор мы слышали лишь «оркестр» слияния компактных объектов – нейтронных звезд или черных дыр. Но коллапсары предлагают новый инструмент для изучения Вселенной – одиночный инструмент, играющий свою собственную, уникальную мелодию.
Тайна Когерентности
Ученые предполагали, что хаотический коллапс звезды породит беспорядочный шум гравитационных волн, сливающийся с фоновым шумом космоса. Однако моделирование показало обратное: вращающийся диск вокруг коллапсара излучает когерентные волны – подобно оркестру, играющему в унисон.
Это открытие удивительно! Гравитационные волны от диска усиливаются вместе, создавая сигнал, сравнимый по силе с сигналами от сливающихся объектов.
Поиск Нового Звучания
Сигнал от коллапсарных дисков настолько мощный, что LIGO может его уловить на расстоянии до 50 миллионов световых лет – это уже нечто большее, чем любое другое событие, не связанное со слиянием, которое когда-либо моделировалось.
Но поиск этих «коллапсарных мелодий» – задача непростая. Ученые рассчитывают сигнатуры для ограниченного числа потенциальных событий, но звезды обладают разнообразием масс и вращения, что создает уникальные гравитационные профили.
- Изучение архивов: Анализируя исторические данные, исследователи надеются найти совпадения с рассчитанными сигналами.
- Синхронизация сигналов: Использование вспышек сверхновых или гамма-всплесков, сопровождающих коллапс звезды, для поиска соответствующих гравитационных волн в архивах данных.
Окно в Неведомое
Обнаружение гравитационных волн от коллапсаров откроет окно в тайны Вселенной:
- Внутренняя структура звезд: Позволит изучить процессы, происходящие внутри звезды во время ее гибели.
- Черные дыры: Даст ценную информацию о свойствах этих загадочных объектов.
Гравитационные волны – это не просто математические модели, это язык Вселенной, и коллапсары предлагают нам новый диалог с космосом, способный раскрыть тайны его самых драматических событий.
