В феврале 2016 года ученые из Лазерно-интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории (LIGO) вошли в историю, объявив о первом обнаружении гравитационных волн (ГВ). Эти волны, предсказанные общей теорией относительности Эйнштейна, возникают при столкновении массивных объектов (нейтронных звезд или черных дыр), вызывая рябь в пространстве-времени, которую можно обнаружить на расстоянии миллионов или миллиардов световых лет. С момента его открытия астрофизики нашли применение GW-астрономии, в том числе для изучения недр нейтронных звезд.
Например, ученые полагают, что изучение излучения непрерывных гравитационных волн (CW) нейтронных звезд может предоставить данные об их внутренней структуре и уравнении состояния, а также обеспечить проверку общей теории относительности. В недавнем исследовании члены коллаборации LIGO-Virgo-KAGRA (LVK) провели поиск непрерывных волн 45 известных пульсаров. Хотя их результаты не выявили никаких признаков непрерывных волн, исходящих из образца пульсара, их работа устанавливает верхние и нижние пределы амплитуды сигнала, что потенциально поможет будущим поискам.
Коллаборация LVK — это международный консорциум ученых из сотен университетов и институтов по всему миру. Это сотрудничество объединяет данные двух обсерваторий: Лазерно-интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории (LIGO), обсерватории Virgo и детектора гравитационных волн Камиока (KAGRA). Недавно в сети был опубликован препринт статьи «Поиск непрерывных гравитационных волн от известных пульсаров в первой части четвертого цикла наблюдений LIGO-Virgo-KAGRA».
Впервые обнаруженные в 1967 году, пульсары представляют собой класс нейтронных звезд с сильными магнитными полями, которые заставляют их испускать лучи электромагнитного излучения со своих полюсов. Они также быстро вращаются, создавая стробоскопический эффект, напоминающий маяк. Благодаря своей стабильности и предсказуемости пульсары дают возможность искать непрерывные гравитационные волны (CW). В отличие от переходных гравитационных волн, возникающих в результате слияния двойных черных дыр и нейтронных звезд, непрерывные волны представляют собой долгоживущие сигналы, которые, как ожидается, исходят от массивных вращающихся объектов (таких как пульсары).
До сих пор все явления ГВ, наблюдаемые астрономами, носили кратковременный характер. Чтобы найти доказательства этих событий, команда провела поиск сигналов от 45 известных пульсаров (и узкополосный поиск 16 пульсаров) в первой части четвертого цикла наблюдений LIGO-Virgo-KAGRA (O4a). Они также использовали три независимых метода анализа данных и две разные модели выбросов. Как они объяснили в своей статье, никаких сигналов CW обнаружено не было, но результаты все равно были информативными:
«Ни для одной из целей не было обнаружено никаких свидетельств наличия CW-сигнала. Результаты верхней границы показывают, что 29 целей превышают теоретический предел замедления. Для 11 из 45 пульсаров, не проанализированных в последнем целевом поиске LVK, мы наблюдали значительное улучшение чувствительности обнаружения по сравнению с предыдущими поисками. Для этих целей мы превысим или достигнем теоретического предела уменьшения спина для модели одногармонического излучения. У нас также есть в среднем улучшение верхних границ низкочастотной составляющей поиска двойной гармоники для всех проанализированных пульсаров».
Команда также провела поиск поляризации, согласующейся с теорией гравитации как альтернативой общей теории относительности (теория Бранса-Дикке). Хотя CW все еще не подтверждены, команда прогнозирует, что полный анализ всего набора данных O4 улучшит чувствительность целевого/узкополосного поиска пульсаров и CW.
Дальнейшее чтение: arXiv
