У глибинах Всесвіту відбуваються події, які неможливо побачити навіть найпотужнішими телескопами. Там, у центрах далеких галактик, гігантські чорні діри — у мільйони й мільярди разів масивніші за Сонце — роками й століттями повільно обертаються одна навколо одної. Їхнє зближення настільки неквапне, що воно не супроводжується ані спалахами, ані вибухами. Але навіть така «тиха» космічна драма злегка колише сам простір.
Довгий час астрономи були впевнені: ці пари чорних дір мають випромінювати гравітаційні хвилі. Проблема була в іншому — ніхто не знав, де саме їх шукати. Тепер ситуація починає змінюватися.
Як почути Всесвіт без телескопа
Нове дослідження міжнародної команди в межах проєкту NANOGrav (Північноамериканська наногерцова обсерваторія гравітаційних хвиль) показало, що науковці нарешті наблизилися до вирішення цієї задачі. Серед авторів — фізики з Єльського університету.
Замість класичних детекторів вони використовують… пульсари. Це надщільні залишки зір, які обертаються з феноменальною стабільністю та надсилають на Землю радіоімпульси, наче ідеальні космічні годинники. Якщо між нами й пульсаром проходить гравітаційна хвиля, вона трохи розтягує або стискає простір — і сигнал приходить на долі секунди раніше або пізніше.
У 2023 році саме так ученим вдалося зафіксувати гравітаційний «фон» — слабке тремтіння простору, створене багатьма далекими парами чорних дір. Але тоді залишалося головне питання: які саме об’єкти за цим стоять?
Від «шуму» до конкретних галактик
У новій роботі дослідники пішли іншим шляхом. Вони вирішили не шукати сигнали по всьому небу одразу, а зосередитися на галактиках, де ймовірність подвійних надмасивних чорних дір найвища.
Мова йде про квазари — надзвичайно яскраві галактичні ядра, де чорна діра активно «поїдає» матерію. Попередні дослідження показали, що такі об’єкти часто є результатом злиття галактик, а отже, можуть приховувати одразу дві гігантські чорні діри.
Команда проаналізувала 114 активних галактичних ядер, поєднавши дані з пульсарів і спостереження за тим, як змінюється яскравість квазарів. Мета була проста: з’ясувати, які з цих галактик найкраще відповідають очікуваному «підпису» стабільних гравітаційних хвиль.
Перші кандидати і «маяки» в космосі
Про остаточне відкриття поки не йдеться. Натомість учені склали рейтинг найперспективніших кандидатів. Дві галактики виділилися особливо — SDSS J1536+0411 та SDSS J0729+4008. Для зручності їм дали неофіційні назви «Роган» і «Гондор» — з іронічним натяком на «маяки», що запалали у Всесвіті.
Головна цінність роботи навіть не в цих конкретних об’єктах, а в самому підході. Вперше астрономи отримали чіткий алгоритм, як пов’язувати гравітаційні хвилі з реальними галактиками, а не абстрактним фоном.
Чому це важливо
Якщо хоча б кілька таких систем буде підтверджено, це стане проривом. Учені зможуть точніше зрозуміти, як часто зливаються галактики, як ростуть надмасивні чорні діри та чи поводиться гравітація так, як передбачає теорія, на найбільших масштабах.
Фактично гравітаційно-хвильова астрономія починає виходити з «тіні» й наближатися до класичних спостережень, де невидимі коливання простору пов’язуються з цілком конкретними об’єктами на небі. Дослідження опубліковане в журналі The Astrophysical Journal Letters і може стати першим кроком до створення справжньої «карти» гравітаційних хвиль Всесвіту.
