Команда NASA моделює проблиск нашої галактики в гравітаційних хвилях

Астрономи, використовуючи змодельовані дані, створили проблиск неба, яким воно виглядало б у гравітаційних хвилях, космічних брижах у просторі-часі, створюваних орбітальними об’єктами. Зображення показує, як космічні обсерваторії гравітаційних хвиль, запуск яких очікується в наступне десятиліття, покращать наше розуміння нашого галактичного дому.

З 2015 року наземні обсерваторії виявили близько сотні подій, що представляють собою злиття систем, які поєднують чорні діри зоряної маси, нейтронні зірки або обидва. Зазвичай сигнали тривають менше ніж хвилину, мають відносно високі частоти, можуть з’являтися в будь-якій точці неба, а їх джерела лежать далеко за межами нашої галактики.

«Подвійні системи також заповнюють Чумацький Шлях, і ми очікуємо, що багато з них містять компактні об’єкти, такі як білі карлики, нейтронні зірки та чорні діри на вузьких орбітах», — сказала Сесілія Чіренті, дослідниця з Університету Меріленда, Коледж-Парк, і Центр космічних польотів імені Годдарда НАСА в Грінбелті, штат Меріленд. «Але нам потрібна космічна обсерваторія, щоб «почути» їх, тому що їхні гравітаційні хвилі дзижчать на занадто низьких частотах для наземних детекторів».

Астрономи називають ці системи UCB (ультракомпактними подвійними системами) і очікують, що майбутні обсерваторії, такі як LISA (лазерна інтерферометрична космічна антена), яку очолює ESA (Європейське космічне агентство) у співпраці з NASA, виявлятимуть десятки тисяч із них. UCB, як правило, важко помітити — вони зазвичай слабкі у видимому світлі, і астрономам наразі відомо лише про декілька з орбітальними періодами коротшими за годину. Відкриття багатьох нових UCB є однією з головних цілей LISA.

Подивіться, як гравітаційні хвилі від змодельованої популяції компактних подвійних систем поєднуються в синтетичну карту всього неба. Такі системи містять білі карлики, нейтронні зірки або чорні діри на вузьких орбітах. Подібні карти з використанням реальних даних стануть можливими, коли в наступне десятиліття почнуть працювати космічні обсерваторії гравітаційних хвиль. Яскравіші плями вказують на джерела з сильнішими сигналами, а світліші кольори вказують на джерела з вищими частотами. Більші кольорові плями показують джерела, чиї позиції менш відомі. На вставці показано частоту та силу гравітаційного сигналу, а також межу чутливості для LISA (лазерна інтерферометрична космічна антена), обсерваторії, яка зараз проектується ESA (Європейським космічним агентством) у співпраці з NASA для запуску в 2030-х роках. Авторство: Центр космічних польотів Годдарда NASA

Використовуючи дані, що моделюють очікуваний розподіл і сигнали гравітаційних хвиль цих систем, команда розробила спосіб об’єднати дані в панорамне зображення UCB галактики. Стаття , опублікована в The Astronomical Journal, описує цю техніку.

«Наше зображення є прямим аналогом панорамного огляду неба в певному типі світла, такому як видиме, інфрачервоне або рентгенівське випромінювання», — сказала астрофізик Годдарда Айра Торп. «Обіцянка гравітаційних хвиль полягає в тому, що ми можемо спостерігати за Всесвітом зовсім по-іншому, і це зображення справді підкреслює це. Я сподіваюся, що одного разу я зможу побачити версію, зроблену на основі реальних даних LISA, на плакаті чи футболці».