В своей новой работе Дарлинг разработал метод измерения не только тех волн, которые сжимают и растягивают пространство вдоль линии наблюдения, но и тех, что перемещаются поперечно — в стороны и вверх-вниз. Новый подход к оценке таких колебаний может приблизить человечество к разгадке фундаментальных свойств гравитации и расширить понимание устройства Вселенной.
Наша Вселенная наполнена шумом от столкновений сверхмассивных черных дыр, которые происходили на протяжении миллиардов лет. Когда эти космические гиганты сближаются и сливаются, они создают мощнейшие колебания, которые распространяются по космосу как рябь по поверхности воды. Эти волны проходят сквозь нашу планету постоянно, но их частота столь низка, что одно такое колебание может длиться десятилетия. В 2023 году исследовательская группа NANOGrav добилась значительного прорыва, зафиксировав воздействие таких волн на свет от пульсаров — звезд, которые, словно космические часы, испускают регулярные импульсы. Однако эти наблюдения позволили изучить гравитационные волны лишь в одном направлении — вдоль оси зрения. Дарлинг же намерен увидеть колебания в разных направлениях.
Для этого астрофизик решил воспользоваться наблюдением за квазарами — невероятно яркими объектами, которые являются активными центрами далеких галактик. Свет от них, несмотря на колоссальное расстояние, может отклоняться проходящими гравитационными волнами. Таким образом, квазары, хотя и остаются на месте, из-за воздействия колебаний могут казаться «покачивающимися» на небе. Сам Дарлинг сравнивает это с наблюдением за движением бейсбольного мяча, пущенного по кривой траектории. Если бы человек мог жить миллионы лет, он бы наблюдал, как далекие квазары слегка «виляют» туда-сюда на фоне звездного неба.
Но заметить эти практически неуловимые движения крайне сложно. Для этого необходима в 10 раз большая точность приборов, чем та, которая требуется для наблюдения с Земли за ростом ногтя у человека, который находится на Луне. Дополнительную сложность создает и тот факт, что сама Земля движется сквозь космос с огромной скоростью — сначала вокруг Солнца, и одновременно с этим, вместе с Солнцем — сквозь Галактику. Все это накладывает собственные искажения на и без того невероятно сложные наблюдения.
Для решения этой задачи Дарлинг обратился к данным спутника Европейского космического агентства Gaia. С 2013 года Gaia собирает точные астрометрические данные, и за три года миссия успела зафиксировать положения более миллиона квазаров. Исследователь разделил их на пары и начал изучать, как эти пары смещаются друг относительно друга. Пока что наличие гравитационного «виляния» квазаров обнаружить не удалось, но потенциал метода уже очевиден. По словам ученого, такие измерения помогут не только подтвердить существование гравитационного фона, но и проверить основные законы гравитации, а также лучше понять эволюцию галактик во Вселенной.
Прорыв может произойти уже совсем скоро, в 2026 году, когда Gaia обнародует новые данные, которые охватывают еще пять с половиной лет наблюдений. По мнению Дарлинга, анализ миллионов квазаров может позволить обнаружить неуловимые сигналы, скрытые в глубинах космоса, и, возможно, приблизит нас к разгадке одной из самых сложных загадок современной астрофизики.
Ранее ученые объяснили, как квазарам за их недолгую жизнь удается набрать громадную массу.
