Новости науки
Во Вселенной впервые обнаружен гравитационно-волновой фон
Ученые из Североамериканской наногерцовой обсерватории гравитационных волн NANOGrav, наблюдая за периодичностью пульсаров, выявили гигантские волны пространствавремени, которые составляют фон гравитационных волн. Они несут примерно в миллион раз больше энергии, чем волны, выявленные LIGO и Virgo, и являются ультранизкочастотными, так как на подъем и спад одной волны могут уйти годы или даже десятилетия. Поскольку гравитационные волны распространяются со скоростью света, длина одной волны может составлять десятки световых лет.
Когда между наблюдателем и пульсарами проходит гравитационная волна, их периодичность изменяется из-за искривления пространства-времени и сдвига в расстоянии, которое минуют радиоволны. Чтобы выявить прохождение гигантской гравитационной волны, исследователи в течение 15 лет измеряли точное время прибытия импульсов от 67 миллисекундных пульсаров в Млечном Пути с помощью обсерватории Аресибо, а также телескопов Green Bank и Very Large Telescope.
Были обнаружены намеки на дополнительный сигнал, общий для поведения всех пульсаров в выборке. Наиболее вероятными источниками гигантских гравитационных волн, искажающих частоты, являются пары сверхмассивных черных дыр, которые сближаются друг с другом, вращаясь по спирали, прежде чем столкнуться.
Результаты исследования объясняют так называемую проблему последнего парсека. Предполагается, что сближению сверхмассивных черных дыр способствуют окружающие звезды и газ, которые «крадут» энергию вращения. Это происходит до тех пор, пока расстояние между черными дырами не становится равным примерно одному парсеку или трем световым годам. В этом сценарии слияние является редким явлением, которое не способно создать гравитационноволновой фон. Однако близкие черные дыры создают рябь пространствавремени, быстро теряя энергию вращения, что способствует их слиянию всего через несколько миллионов лет.
Авторы отмечают, что нельзя исключать более экзотические космологические и астрофизические источники. Например, согласно теории струн, гравитационные волны могут создаваться одномерными дефектами пространства-времени, называемыми космическими струнами. Фон также может быть результатом Большого Отскока, когда предшествующая Вселенная коллапсировала, прежде чем начать новое расширение.
Открытие представлено в журнале «The Astrophysical Journal Letters».
В ранней Вселенной время текло в пять раз медленнее?
Команда астрономов и астрофизиков из Сиднейского университета на основе проведенного исследования пришла к сенсационному выводу: в первые эпохи существования Вселенной время шло в пять раз медленнее, чем сегодня.
Исследователи совершили это открытие в результате 20 лет наблюдений за свечением 190 квазаров – очень активных сверхмассивных черных дыр в центрах галактик. Их свет был испущен от 3 до 12 миллиардов лет назад. Наблюдения за этими галактическими ядрами велись в рамках проектов Dark Energy Survey и Sloan Digital Sky Survey.
Благодаря Альберту Эйнштейну известно, что время и пространство неразрывно связаны друг с другом. Вселенная постоянно расширяется, что в теории означает, что при наблюдениях за ранней Вселенной происходящие в ней события будут казаться нам замедленными по сравнению с тем, как время идет сейчас. В ходе наблюдений австралийские ученые отслеживали искажения света квазаров. Исследователи подобрали эти источники таким образом, что их светимость должна была изменяться примерно одинаково. Замерялась частота искажений потока излучения для квазаров, расположенных на схожих расстояниях, затем сравнивались наборы значений между разными группами.
Это позволило оценить, насколько медленно текло время в разные периоды существования мироздания, и подтвердить, что ход времени действительно был значительно медленнее в прошлом. В частности, ученые обнаружили, что три миллиарда лет назад время шло примерно в 1,2 раза медленнее, чем сегодня, а 12 миллиардов лет назад – в пять раз медленнее.