Почему Вселенная «дрожит»? Астрофизик разработал новый метод поиска гравитационных волн с помощью квазаров

Астрофизики приближаются к регистрации постоянного «гула» Вселенной — фоновых гравитационных волн. В отличие от отдельных всплесков, фиксируемых детекторами LIGO и Virgo, этот сигнал представляет собой эхо бесчисленных слияний сверхмассивных черных дыр, происходивших на протяжении миллиардов лет. Новая методика, предложенная ученым из Университета Колорадо в Боулдере Джереми Дарлингом, предлагает использовать для этого не пульсары, а далекие квазары, анализируя их микроскопическое «дрожание» на небесной сфере.

Поперечный сдвиг: новый способ «услышать» космос

Гравитационные волны — это не просто растяжение и сжатие пространства по прямой линии. Они распространяются в трех измерениях, вызывая и поперечные смещения объектов. Именно этот эффект, который ранее игнорировался, и решил использовать Дарлинг. Его метод основан на астрометрии — сверхточном измерении положений небесных тел.

Когда гравитационная волна проходит между Землей и далеким квазаром, она слегка искривляет траекторию света. С нашей точки зрения это выглядит как едва заметное «покачивание» квазара — его видимое положение на небе меняется. Задача состоит в том, чтобы выделить этот микроскопический сигнал на фоне собственного движения Земли и других помех.

Квазары как идеальные «маяки» для гравитационной астрономии

Выбор квазаров не случаен. Эти сверхъяркие активные ядра галактик, питаемые сверхмассивными черными дырами, являются одними из самых стабильных и далеких источников света. В отличие от пульсаров, которые фиксируют радиальные смещения (вдоль луча зрения), анализ пар квазаров позволяет уловить поперечный сдвиг. Сравнивая относительное движение тысяч таких пар, полученных с помощью телескопа Gaia, ученые надеются отделить искомый эффект от систематических ошибок.

Пока результаты не позволяют сделать однозначных заявлений. Точность текущих данных (охватывающих около 3 лет наблюдений) недостаточна для окончательного выделения сигнала. Однако принципиально новый подход уже продемонстрировал свою работоспособность, установив верхние пределы для амплитуды фоновых волн.

Следующий, 2026 год станет переломным. Ожидается публикация нового каталога данных миссии Gaia, который охватит уже 8,5 лет непрерывных измерений. Увеличение временного интервала в разы повысит чувствительность метода. Если гипотеза Дарлинга верна, то «танец» квазаров, вызванный гравитационными волнами, станет не просто теоретической моделью, а наблюдаемым фактом.

Обнаружение фона гравитационных волн двумя независимыми способами — через пульсары (радиальный эффект) и через квазары (поперечный эффект) — позволит получить объемную картину этого явления. Это не просто проверка Общей теории относительности Эйнштейна на новых рубежах. Это ключ к пониманию того, как росли и сливались сверхмассивные черные дыры, а значит — и того, как формировались галактики на протяжении всей истории Вселенной.