Новый метод анализа данных о гравитационных волнах может изменить подход к изучению таких экстремальных явлений во Вселенной, как столкновения чёрных дыр.
Исследователи из Портсмутского университета, Саутгемптонского университета и Университетского колледжа Дублина создали метод более точного анализа гравитационных волн — возмущений пространства-времени, возникающих при столкновении массивных объектов, таких как чёрные дыры.
Этот подход, опубликованный в журнале Nature Astronomy, пока не приводит к новым открытиям о чёрных дырах. Однако, улучшая сравнение данных о гравитационных волнах с существующими моделями, он закладывает важную основу для будущих прорывов.
С момента обнаружения гравитационных волн в 2015 году, удостоенного Нобелевской премии, их изучение произвело революцию в нашем понимании Вселенной. Это стало возможным во многом благодаря обнаружению сталкивающихся чёрных дыр, которые практически невозможно наблюдать с помощью стандартных оптических телескопов.
Доктор Чарли Хой, научный сотрудник Института космологии и гравитации Портсмутского университета и ведущий автор этой работы, объяснил: «Когда гравитационная волна проходит через Землю, мы фиксируем краткий сигнал. Чтобы выяснить, что его вызвало, мы сравниваем наблюдение с миллионами возможных теоретических сигналов гравитационных волн, сгенерированных с помощью различных моделей. Проблема в том, что не все модели одинаково точны».
Обычно учёные используют технику, известную как байесовский вывод, для анализа сигналов гравитационных волн. Этот метод часто выполняется несколько раз с разными моделями, а результаты комбинируются различными способами. Проблема существующих методов заключается в том, что они могут не учитывать, насколько каждая модель соответствует теории общей относительности Эйнштейна, и это чревато ошибочными выводами.
«Я много лет думал о том, как включить точность модели в байесовский вывод для гравитационных волн, и очень рад видеть, как наш метод воплощается в жизнь», — добавил доктор Хой.
«Прямой расчёт гравитационных волн путём решения уравнений поля Эйнштейна — это очень сложная задача. За годы были разработаны множество моделей гравитационных волн, но все они имеют некоторую степень приближения. Наш подход позволяет учитывать эту неопределённость в методах анализа данных о гравитационных волнах и получать более строгие ограничения на фундаментальные свойства чёрных дыр», — пояснил доктор Хой.
«Модели гравитационных волн постоянно совершенствуются и, вероятно, станут более точными в ближайшие годы. Наш метод разработан так, что, как только эти модели станут доступны, их можно будет включить в наш алгоритм. Все модели вместе помогут получить ограничения на массу и вращение чёрных дыр».
Предоставлено Портсмутским университетом.