«29 июня 2023 года вошел в историю современной фундаментальной науки как день обнаружения стохастического фона низкочастотных гравитационных волн – чрезвычайно слабого «шума» пространства-времени, приходящего на Землю изотропно со всех направлений», – сообщил директор ГАИШ МГУ чл.-корр. РАН Константин Постнов .

В отличие от гравитационных волн, открытых в 2015 году наземными гравитационно-волновыми интерферометрами LIGO от сливающихся двойных черных дыр или нейтронных звезд, это стохастический сигнал, создаваемый не одним, а совокупностью большого количества независимых источников или даже случайными флуктуациями пространства-времени в ранней Вселенной.

Для регистрации такого сигнала в области наногерцовых частот не требуется создания специальных дорогостоящих детекторов – природа сама позаботилась, как можно искать следы такого слабого «шепота Вселенной» в сигнале от «космических часов» – радиопульсаров, быстровращающихся нейтронных звезд, которые с 1967 года наблюдаются радиоастрономами. Замечательно, что идея регистрации гравитационных волн с помощью радиопульсаров (так называемый метод «пульсарного тайминга») был предложен в 1978 году в работе молодого тогда сотрудника ГАИШ МГУ Михаила Васильевича Сажина (и независимо – годом позже – американским астрофизиком Детвейлером). Для регистрации такого шума потребовалось несколько десятилетий регулярного слежения за временами прихода импульсов от нескольких десятков миллисекундных радиопульсаров, очень стабильных «космических часов». Эта программа велась целой сетью мировых радиоантенн в Европе, США, Австралии и Китае. Следы такого шума уже появлялись в данных американской коллаборации NANOGrav, но для доказательства природы наблюдаемого остаточного шума в «расписании» прихода импульсов от радиопульсаров потребовались усилия сотен астрономов и тщательный анализ огромных массивов данных.

«Для окончательного доказательства гравитационно-волновой природы шума требуются новые наблюдения, но уже сейчас ясно, что обнаруженный сигнал с 99,9 % вероятностью имеет астрофизическое происхождение. Наиболее вероятным источником такого гравитационно-волнового шума являются тесные двойные сверхмассивные черные дыры в ядрах галактик, которые сливаются за счет излучения гравитационных волн. Однако не исключено (и по мнению некоторых исследователей даже более правдоподобно), что стохастический фон гравитационных волн в наногерцовом диапазоне частот имеет космологическую природу. Это может быть след нетривиальных физических процессов, происходящих в конце инфляционной стадии расширения Вселенной, предшествовавшей „Большому взрыву”» – объяснил Константин Постнов.

В открытии этого сигнала приняли активное участие бывшие выпускники ГАИШ МГУ С. Бабак, Н. Порайко, а также директор ГАИШ МГУ чл.-корр. РАН К. А. Постнов и студент 4 курса астрономического отделения физического факультета МГУ Тимур Хизриев.

Источник: МГУ имени М. В. Ломоносова.