Быстро вращающиеся нейтронные звезды могут быть «гудящими» непрерывными гравитационными волнами. Кредит: К. Ветте
Помните дни до работы из дома? Утро понедельника, вы опаздываете из-за пробок и не можете найти ключи от машины. Что вы делаете? Вы можете попробовать перемещаться из комнаты в комнату, оглядывая каждую плоскую поверхность в надежде найти недостающие ключи. Конечно, это предполагает, что они находятся где-то на виду; если они спрятаны под газетой или упали за диван, вы их никогда не заметите. Или вы можете быть настолько убеждены, что в последний раз видели ключи на кухне и по области применения для них есть: внутри каждого шкафа, микроволновки, посудомоечной машины, задней части холодильника и т. д. Конечно, если вы оставили их на прикроватной тумбочке, переворачивание кухни обречено на провал. Итак, какая стратегия является лучшей?
Ученые сталкиваются с похожей загадкой в поисках гравитационные волны— рябь в ткани пространства и времени — от быстро вращающихся нейтронных звезд. Эти звезды являются самыми плотными объектами во Вселенной и, если они не идеально сферические, излучают очень слабый «гул» непрерывных гравитационных волн. Услышав этот «гул», ученые могли бы заглянуть глубоко внутрь нейтронная звезда и открыть его секреты, давая новое понимание самых экстремальных состояний материи. Однако наши очень чувствительные «уши» — детекторы четырехкилометрового размера, использующие мощные лазеры, — еще ничего не услышали.
Часть проблемы заключается в том, что, как и в случае с отсутствующими ключами, ученые не уверены в наилучшей стратегии поиска. В большинстве предыдущих исследований использовался подход «от комнаты к комнате», пытаясь найти непрерывные гравитационные волны в как можно большем количестве разных мест. Но это означает, что вы можете потратить лишь ограниченное количество времени на прослушивание контрольного «жужжания» в каком-либо одном месте — точно так же, как вы можете потратить так много времени, глядя на свой кофейный столик, пытаясь различить ключообразную форму. объект. А поскольку «гул» очень тихий, велика вероятность, что вы его даже не услышите.
В недавно опубликованном исследовании Физический обзор D, группа ученых под руководством исследователя с докторской степенью Карла Ветте из Центра передового опыта ARC по открытию гравитационных волн (OzGrav) в Австралийский национальный университет, попробовал «где еще они могут быть, кроме как на кухне?» подход.
Ветте объясняет: «Мы сделали обоснованное предположение о конкретном месте, где могут быть непрерывные гравитационные волны, частично основываясь на том, что мы уже знаем о пульсарах — они похожи на нейтронные звезды, но излучают радиоволны вместо непрерывных гравитационных волн. Мы предположили, что непрерывные гравитационные волны будут обнаружены вблизи пресс радиоволны." Точно так же, как предположить, что ваши пропавшие ключи, вероятно, будут рядом с вашей сумочкой или кошельком.
Используя существующие данные наблюдений, команда потратила много времени на поиски в этом месте (почти 6000 дней компьютерного времени!), внимательно прислушиваясь к этому слабому «гулу». Они также использовали графические процессоры — специализированную электронику, обычно используемую для компьютерных игр, — благодаря чему их алгоритмы работали сверхбыстро.
«Наш поиск был значительно более точным, чем любой предыдущий поиск этого места», — говорит Ветте. «К сожалению, мы ничего не слышали, поэтому на этот раз наше предположение было неверным. Сейчас мы вернулись к чертежной доске, но мы продолжим слушать».
Ссылка: «Глубокое исследование непрерывных гравитационных волн на частоте 171–172 Гц в LIGO данные второго цикла наблюдений», авторы Карл Ветте, Лайам Данн, Патрик Клируотер и Эндрю Мелатос, 23 марта 2021 г., Физический обзор D.
DOI: 10.1103 / PhysRevD.103.083020
