Когда речь идет о многих тайнах Вселенной, для черных дыр отводится особая категория. Так как они невидимы невооруженным глазом, они остаются видимыми незамеченными, и ученые вынуждены полагаться на «наблюдение» эффектов, которые их интенсивная гравитация оказывает на близлежащие звезды и газовые облака, чтобы изучить их.
Это может измениться, благодаря команде из Университета Кардиффа. Здесь исследователи достигли прорыва, который может помочь ученым обнаружить сотни черных дыр во всей Вселенной.
Под руководством доктора Марка Ханнама из Школы физики и астрономии исследователи создали теоретическую модель, цель которой - предсказать все потенциальные сигналы гравитационных волн, которые могут быть обнаружены учеными, работающими с лазерными интерферометрами, детекторами гравитационно-волновой обсерватории (LIGO). ,
Эти детекторы, которые действуют как микрофоны, предназначены для поиска остатков столкновений с черными дырами. Когда они будут включены, команда из Кардиффа надеется, что их исследования будут служить своего рода «путеводителем» и помогут ученым уловить слабые волны столкновений, известных как гравитационные волны, которые произошли миллионы лет назад.
Команда из Кардиффа, состоящая из докторантов, аспирантов и сотрудников университетов Европы и США, будет работать с учеными всего мира, пытаясь раскрыть истоки Вселенной.
«Быстрое вращение черных дыр вызовет колебание орбит, точно так же, как и последние колебания волчка перед его падением», - сказал Ханнам. «Эти колебания могут заставить черные дыры прослеживать дикие пути вокруг друг друга, что приводит к чрезвычайно сложным сигналам гравитационных волн. Наша модель стремится предсказать это поведение и помочь ученым найти сигналы в данных детектора ».
Новая модель уже запрограммирована в компьютерные коды, которые ученые LIGO по всему миру готовят к использованию для поиска слияний черных дыр при включении детекторов.
Доктор Ханнам добавил: «Иногда орбиты этих вращающихся черных дыр выглядят совершенно запутанными, как струнный шар. Но если вы представите, что кружитесь с черными дырами, то все выглядит намного яснее, и мы можем записать уравнения для описания происходящего. Это все равно, что наблюдать за ребенком, который катается на скоростном парке развлечений, видимо, размахивая руками. Со стороны невозможно сказать, что они делают. Но если вы сидите рядом с ними, они могут сидеть совершенно неподвижно, просто давая вам большие пальцы.
Но, конечно, еще есть над чем поработать: «До сих пор мы включали эти эффекты прецессии, пока черные дыры спирали навстречу друг другу», - сказал доктор Ханнам. «Нам все еще нужно поработать над тем, что делают спины, когда сталкиваются черные дыры».
Для этого им необходимо выполнить большое компьютерное моделирование, чтобы решить уравнения Эйнштейна для моментов до и после столкновения. Им также нужно будет произвести много симуляций, чтобы собрать достаточно комбинаций масс черной дыры и направлений вращения, чтобы понять общее поведение этих сложных систем.
Кроме того, время для команды Кардиффа несколько ограничено. Как только детекторы будут включены, это будет только вопросом времени, когда будут сделаны первые детектирования гравитационных волн. Расчеты, которые проводят доктор Ханнам и его коллеги, должны быть готовы вовремя, если они надеются максимально использовать их.
Но доктор Ханнам настроен оптимистично. «В течение многих лет мы были озадачены тем, как распутать движение черной дыры», - сказал он. «Теперь, когда мы решили это, мы знаем, что делать дальше».
