Предложен новый способ регистрации гравитационных волн

Гравитационные волны, периодические возмущения пространства-времени, можно регистрировать, наблюдая очень малые изменения расстояния между двумя неподвижными относительно друг друга точками. В обсерваториях LIGO и Virgo для этого используют сверхчувствительные интерферометры, измеряющие время, которое понадобилось свету, чтобы пройти по четырехкилометровому плечу обсерватории на разных концах страны. Такие наземные гравитационные обсерватории регистрируют гравитационные волны в определенном диапазоне частот, которые порождают источники с массой не больше 160 солнечных.

Существует другой способ регистрировать гравитационные волны – по мнимым искажениям периода пульсаров (быстро вращающихся нейтронных звезд с очень стабильным периодом излучения), возникающим в результате эффекта Допплера, когда гравитационная волна проходит между пульсаром и Землей. Наблюдение за пульсарами позволяет регистрировать низкочастотные волны, порождаемые очень массивными источниками с массами до 1000 солнечных.

В теории существует третий способ регистрации гравитационных волн, очень похожий на второй, только вместо пульсаров в нем используются многие другие звезды, расстояние до которых известно. Проходя через пространство между Землей и звездой, гравитационная волна меняет характеристики пространства и положение звезд относительно Земли. Этот метод точнее двух предыдущих и позволяет регистрировать низкочастотные гравитационные волны. Однако звезд на небе очень много, и чтобы заметить гравитационную волну, нужно обработать очень большой массив данных о их светимости за долгое время.

Группа астрофизиков под руководством Кристофера Мура (Christopher J. Moore) нашла способ сжать такой массив данных. Использовались данные космической обсерватории Gaia), в 2014 году выведенной в точку Лагранжа L2 и оттуда наблюдающей миллионы звезд. Усреднив значения расстояний между звездами в наблюдаемой области, ученые сжали массив данных Gaia так, что он оказался на шесть порядков меньше исходного. Математическое моделирование показало, что такое сжатие позволяет регистрировать сдвиги звезд и, соответственно, гравитационные волны, в том числе от очень массивных источников.

Исследование будет опубликовано в журнале Physical Review Letters, ознакомиться с препринтом можно в репозитории arXiv.org.