Обнаружением очередных "пакетов" гравитационных волн уже нельзя удивить никого в наше время, и все эти зарегистрированные до последнего времени гравитационные волны очень похожи на цунами в пространственно-временном континууме. Однако, согласно существующим теориям, все пространство Вселенной должно быть пронизано фоновыми гравитационными колебаниями очень малой амплитуды, которые, если использовать морскую аналогию, похожи на рябь на воде, возникающую под дуновением легкого ветерка. И, после 13-летнего анализа света и излучения от пульсаров, прошедшего огромные расстояния в космосе, прежде чем достигнуть Земли, ученые обнаружили первые признаки гравитационных фоновых колебаний.
Напомним нашим читателям, что гравитационные волны - это искажения самой основы пространственно-временного континуума, которые возникают в результате мощнейших космических катаклизмов, таких, как столкновения черных дыр и(или) нейтронных звезд. Существование гравитационных волн было обосновано теоретически в рамках Общей теории относительности Альберта Эйнштейна, а первые непосредственные обнаружения гравитационных волн были произведены только в 2015 году.
Когда гравитационные волны от самых высокоэнергетических событий во Вселенной достигают Земли, они имеют невероятно малую амплитуду, измеряющуюся тысячными долями от диаметра протона. Несмотря на такую амплитуду, эти гравитационные волны считаются большими и мощными. Принимая это во внимание, обнаружение более низкочастотного и слабого фона гравитационных колебаний является очень сложной задачей, для решения которой была создана целая гравитационная обсерватория NANOGrav (North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves).
Традиционные детекторы гравитационных волн, такие, как LIGO и Virgo, используют лазерные лучи, проходящие через туннели, длиной в 4 километра. И ученые следят за малейшими отклонениями пути этих лучей, что вызывается проходящими гравитационными волнами. Обсерватория NANOGrav также использует подобный принцип, только в качестве детектора выступает часть пространства нашей галактики, а вместо лучей лазерного света используются оптические, радио- и импульсы в других диапазонах, вырабатываемые пульсарами.
Пульсары являются вращающимися нейтронными звездами, генерирующими стабильные импульсы излучения, следующие через строго определенные промежутки времени, обычно равные периоду их вращения. Стабильность сигналов подавляющего числа пульсаров очень высока, их импульсы не изменяются на сколь значимую величину на протяжении столетий. Однако, пронизывающие пространство гравитационные волны оказывают влияние и на сигналы от пульсаров, которые летят сквозь тоже самое пространство. И в результате, в сигналах пульсаров появляются крошечные биения и искажения, которые позволили астрономам выделить сигналы низкочастотных фоновых гравитационных колебаний.
Ученые проекта NANOGrav наблюдали за сигналами 45 пульсаров, расположенных на различных расстояниях в различных уголках галактики Млечного Пути. За некоторыми пульсарами астрономы наблюдали в течение последних 3 лет, а за некоторыми - все полные 13 лет. И, в конце концов, у ученых накопилось достаточно данных для того, чтобы в них можно было четко увидеть следы какого-то общего для всех процесса.
"Анализ нашего набора данных показал присутствие некоего достаточно мощного сигнала" - пишут исследователи, - "Но мы еще не можем с полной уверенностью сказать, что это фон гравитационных колебаний, потому что имеются некоторые тонкости, противоречащие такому заявлению".
Для того, чтобы получить окончательные доказательства или опровержение ученым предстоит еще проделать немало работы. К списку из 45 пульсаров должно быть добавлено еще некоторое количество дополнительных объектов, а наблюдения за ними должны быть проведены еще в течение более длительного периода времени. И если, в конце концов, ученым удастся подтвердить факт обнаружения колебаний гравитационного фона, то им предстоит заняться поисками ответов на следующий вопрос - что же именно является источником этих колебаний?
