Фоновый шум пространства может выявить скрытые черные дыры
Изображение: NASA/C. Henze
Космическое пространство совсем не так бесшумно, как мы думали. Периодически черные дыры сталкиваются друг с другом. Эти катаклизмы высвобождают своеобразную рябь в пространства-времени, известную как гравитационные волны.
Ученые Университета Монаша разработали способ слушать такие события. Гравитационные волны от слияния черных дыр оставляют характерный отпечаток в данных, собранных гравитационными волновыми детекторами. Ожидается, что новая техника выявит присутствие тысяч ранее скрытых черных дыр, улавливая их слабые голоса из Вселенной.
В прошлом году, в одном из крупнейших астрономических открытий 21-го века, исследователи LIGO Scientific Collaboration (LSC) и Virgo Collaboration зафиксировали гравитационные волны от пары сходящихся нейтронных звезд.
Эрик Трэн и Рори Смит были частью команды, участвовавшей в прошлогоднем открытии, а также были частью команды, участвующей в обнаружении первой гравитационной волны в 2015 году, когда люди впервые увидели «рябь в пространстве», созданную столкновением двух черных дыр в далекой Вселенной, подтвердив общую теорию относительности Альберта Эйнштейна 1915 года.
На сегодняшний день существует шесть подтвержденных событий гравитационной волны. Однако, по словам д-ра Трэна, более 100 000 событий гравитационных волн каждый год оказываются слишком слабыми для экспериментов LIGO и Virgo Collaboration, чтобы однозначно их обнаружить.
Гравитационные волны этих слияний объединяются и создают фон гравитационных волн. В исторической статье в журнале «Physical Review X» в США два исследователя разработали новый, более чувствительный способ поиска фона гравитационной волны.
«Измерение гравитационно-волнового фона позволит нам исследовать популяции черных дыр на огромных расстояниях. Когда-нибудь техника может позволить нам увидеть гравитационные волны от Большого взрыва, скрытые за гравитационными волнами от черных дыр и нейтронных звезд», — сказал доктор Эрик Трэн.
Исследователи разработали компьютерное моделирование слабых сигналов черных дыр, собирая массу данных, пока не убедились, что — в пределах смоделированных данных — было слабым, но однозначным свидетельством слияния черных дыр. Д-р Смит настроен оптимистично относительно того, что метод будет давать обнаружение гравитационных волн при применении к реальным данным.
По словам доктора Смита, недавние улучшения в анализе данных позволят выявить «то, на что люди потратили десятилетия». Новый метод оценивается в тысячу раз более чувствительным, что должно привести к достижению долгожданной цели.
Важно отметить, что исследователи получат доступ к новому суперкомпьютеру стоимостью 4 миллиона долларов, который был запущен в прошлом месяце (в марте) в Технологическом университете Swinburne. Компьютер под названием OzSTAR будет использоваться учеными для поиска гравитационных волн в данных LIGO.
По словам директора OzGRav, профессора Мэтью Байлеса, суперкомпьютер позволит исследователям попытаться совершить эти знаковые открытия.
«Он в 125 000 раз мощнее, чем первый суперкомпьютер, который я построил в этом учреждении в 1998 году».
По словам доктора Смита, компьютер OzStar отличается от большинства из более чем 13 000 компьютеров, используемых сообществом LIGO, в том числе в CalTech и MIT.
В OzStar используются графические процессоры (GPU), а не более традиционные центральные процессоры (ЦП). Для некоторых приложений графические процессоры в сотни раз быстрее. «Используя возможности графических процессоров, OzStar имеет потенциал для больших открытий в гравитационных волне», — сказал д-р Смит.
Больше информации: Optimal search for an astrophysical gravitational-wave background, journals.aps.org/prx/accepted/ … 7164e1aab4bf827ea464