На графике показано, сколько времени требуется исследователям для отправки оповещения. В среднем время оповещения составляет менее 30 секунд. Кредит: Эндрю Тойвонен
Исследователи из Колледжа науки и техники городов-побратимов Университета Миннесоты совместно возглавили новое исследование международной группы, которое улучшит обнаружение гравитационных волн — ряби в пространстве и времени.
Цель исследования — отправлять оповещения астрономам и астрофизикам в течение 30 секунд после обнаружения, помогая улучшить понимание нейтронных звезд и черных дыр, а также того, как производятся тяжелые элементы, включая золото и уран.
Статья под названием «Продукты оповещения о гравитационных волнах с малой задержкой и их эффективность во время четвертого наблюдательного запуска LIGO-Virgo-KAGRA» недавно была опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Гравитационные волны взаимодействуют с пространством-временем, сжимая его в одном направлении и растягивая в перпендикулярном направлении. Вот почему современные детекторы гравитационных волн имеют L-образную форму и измеряют относительную длину лазера с помощью интерферометрии — метода измерения, который рассматривает интерференционные картины, создаваемые комбинацией двух источников света.
Обнаружение гравитационных волн требует точного измерения длины лазера: это эквивалентно измерению расстояния до ближайшей звезды, находящейся примерно в четырех световых годах, вплоть до ширины человеческого волоса.
Это исследование является частью сотрудничества LIGO-Virgo-KAGRA (LVK) — сети гравитационно-волновых интерферометров по всему миру.
В последней кампании моделирования использовались данные предыдущих периодов наблюдений, а также были добавлены смоделированные сигналы гравитационных волн, чтобы продемонстрировать производительность обновлений программного обеспечения и оборудования. Программное обеспечение может определять форму сигналов, отслеживать поведение сигнала и оценивать, какие массы включены в событие, например, нейтронные звезды или черные дыры. Нейтронные звезды — самые маленькие и самые плотные из известных звезд. Они образуются, когда массивные звезды взрываются в виде сверхновых.
Как только это программное обеспечение обнаруживает сигнал гравитационной волны, оно отправляет оповещения подписчикам, в число которых обычно входят астрономы или астрофизики, чтобы сообщить, где в небе находился сигнал. Благодаря обновлениям в этот период наблюдений учёные смогут отправлять оповещения быстрее, менее чем через 30 секунд, после обнаружения гравитационной волны.
«С помощью этого программного обеспечения мы можем обнаружить гравитационную волну от столкновений нейтронных звезд, которая обычно слишком слаба, чтобы ее можно было увидеть, если мы точно не знаем, где искать», — сказал Эндрю Тойвонен, доктор философии. студент Школы физики и астрономии городов-побратимов Университета Миннесоты.
«Обнаружение гравитационных волн в первую очередь поможет локализовать столкновение и поможет астрономам и астрофизикам завершить дальнейшие исследования».
Астрономы и астрофизики могли бы использовать эту информацию, чтобы понять, как ведут себя нейтронные звезды, изучить ядерные реакции между сталкивающимися нейтронными звездами и черными дырами и как производятся тяжелые элементы, включая золото и уран.
Это четвертый сеанс наблюдений с использованием Лазерно-Интерферометрической Гравитационно-Волновой Обсерватории (LIGO), и он будет наблюдать до февраля 2025 года. Между последними тремя периодами наблюдений ученые внесли улучшения в обнаружение сигналов. После того, как этот цикл наблюдений закончится, исследователи продолжат изучать данные и вносить дальнейшие улучшения с целью еще более быстрой рассылки предупреждений.
Помимо Тойвонена в межинституциональную работу входили Майкл Кафлин, доцент Школы физики и астрономии Университета Миннесоты.
Информация от: Университетом Миннесоты
