«Обсерватория размером с Галактику» поможет найти гравитационно-волновой фон Вселенной

Ученые собираются превратить Млечный Путь в гигантскую обсерваторию для наблюдения гравитационных волн, слишком больших для обычных наземных инструментов. Напомним, космические катастрофы, такие как слияния черных дыр или нейтронных звезд, могут создавать гравитационные волны — «складки пространства-времени», — и в 2016-м обсерватории LIGO и Virgo впервые зафиксировали подобное событие. С тех пор нам удается наблюдать их все чаще.

Однако теоретически Вселенную пронизывают и более «спокойные» волны, неощутимо наполняя ее слабым гравитационным шумом. Наблюдать их на LIGO или Virgo невозможно: одна такая волна способна проходить сквозь Землю годами, не позволяя ее заметить. Участники совместного американско-канадского проекта NANOGrav предлагают использовать для этого другой подход — хронометрирование (тайминг) пульсаров. Они рассказывают о нем в статье, опубликованной в The Astrophysical Journal Letters.

Суть нового проекта — в создании глобальной международной сети телескопов International Pulsar Timing Array (IPTA), которые будут следить за светом далеких пульсаров Млечного Пути. Такие объекты представляют собой далекие, быстровращающиеся нейтронные звезды, которые испускают мощные узконаправленные потоки излучения. При вращении эти лучи попадают в поле зрения наблюдателя через строго равные промежутки времени, заставляя их пульсировать с высокой периодичностью.

Но прохождение гравитационной волны должно слегка, на несколько наносекунд, менять время регистрации этих вспышек. Таким образом, точно отслеживая тайминг далеких пульсаров, теоретически можно обнаружить и гравитационно-волновой фон Галактики. Это подтверждают предварительные результаты проекта NANOGrav. В рамках эксперимента ученые отслеживают 45 пульсаров на протяжении нескольких лет — и уже обнаружили признаки слабых изменений в их периодичности.

Тем не менее для окончательных выводов этого недостаточно. Поэтому астрономы озвучили планы по созданию IPTA — сети инструментов, которые позволят регистрировать такие отклонения для большого количества пульсаров. «Обнаружение гравитационно-волнового фона будет большим шагом вперед, но только первым шагом, — добавляет Джозеф Саймон (Joseph Simon), один из авторов проекта IPTA. — Следующим этапом станет обнаружение их источников, а далее — всего нового, что они способны рассказать нам о Вселенной».