«Ферми» указал на источник гравитационных волн⁠⁠

Количество событий, зафиксированных детекторами «Ферми»

Изображение: V. Connaughton et al. / NASA / Fermi / aLIGO, 2015

Космическая обсерватория «Ферми» зафиксировала кратковременный всплеск гамма-излучения, пришедший на Землю спустя 0,4 секунды с момента фиксации гравитационных волн обсерваторией LIGO. Астрофизики предполагают, что эти события связаны — расположение источника вспышки совпадает с предсказаниями коллабораций-первооткрывателей. О находке сообщает препринт, опубликованный на сайте NASA.

Участок неба, откуда, предположительно, пришли гравитационные волны, наблюдался гамма-обсерваторией «Ферми» на протяжении четырех часов до события и семи часов после. В момент регистрации волн (12:50:45.391 MSK) аппарат «видел» лишь 75 процентов интересующего ученых участка, остальная часть была закрыта Землей.

Автоматические системы фиксации гамма-всплесков, установленные на «Ферми», обнаружили лишь два всплеска за шесть часов до и спустя четыре часа после события — по словам ученых, их источниками является магнитосфера Земли. Однако, эти системы реагируют лишь на интенсивные события, поэтому астрофизики провели повторный анализ данных, собранных обсерваторией.

Исследователи детально рассмотрели интервал времени 30 секунд до и после события. Для того, чтобы увидеть слабые всплески, ученые сравнивали фоновый сигнал между 14 детекторами, установленными на «Ферми». В результате удалось обнаружить два дополнительных слабых всплеска, один спустя 0,4 секунды после регистрации гравитационных волн и один спустя 11 секунд. Спектр последнего всплеска оказался мягким, подобная активность часто регистрируется обсерваторией. Вместе с тем, расположение его источника близко к центру Млечного Пути, что не соответствует предсказаниям LIGO/Virgo.

Количество событий, регистрируемых детекторами «Ферми» в данный временной интервал. За ноль принято время регистрации гравитационных волн.

Изображение: V. Connaughton et al. / NASA / Fermi / aLIGO, 2015

Первый сигнал обладал достаточно жестким спектром, а его расположение соответствовало предсказаниям коллабораций. Предположив, что он напрямую связан с гравитационными волнами, ученым удалось втрое точнее указать на местоположение пары черных дыр. Согласно расчетам астрофизиков, слияние черных дыр произошло в созвездии Кита или Рыб. Вероятность «ложной тревоги», иначе говоря, что сигнал является артефактом прибора — 0,22 процента.

Карта плотности вероятности обнаружения источника гравитационных волн в данной точке (только Fermi)

Изображение: V. Connaughton et al. / NASA / Fermi / aLIGO, 2015

Карта плотности вероятности обнаружения источника гравитационных волн в данной точке (только LIGO)

Изображение: V. Connaughton et al. / NASA / Fermi / aLIGO, 2015

Карта плотности вероятности обнаружения источника гравитационных волн в данной точке (LIGO и Fermi)

Изображение: V. Connaughton et al. / NASA / Fermi / aLIGO, 2015

По словам ученых, обнаружение всплеска электромагнитного излучения при слиянии двух черных дыр — необычный факт. Источником такого излучения может быть аккреционный диск, наличие которого астрофизики допускают для бинарных систем сверхмассивных черных дыр. Однако, расчеты LIGO показали, что столкнувшиеся объекты имели массы порядка нескольких масс Солнца — предсказаний для таких двойных систем не существует. Модели, описывающие возникновение таких коротких гамма-всплесков предполагают наличие нейтронной звезды среди сталкивающихся небесных тел.

О первом за историю человечества прямом наблюдении гравитационных волн 11 февраля сообщили коллаборации LIGO и Virgo. Согласно экспериментам, 14 сентября 2015 года сквозь Землю прошли волны флуктуацию пространства-времени, предсказанные Общей Теорией Относительности. Их источником считается слияние двух черных дыр с массами в десятки масс Солнца, произошедшее 1,3 миллиарда лет назад.