Новый охотник на двойные сверхмассивные черные дыры: SKA pulsar timing array⁠⁠

Новый охотник на двойные сверхмассивные черные дыры: SKA pulsar timing array

Недавно исследователи из Национальной астрономической обсерватории Китайской академии наук оценили количественно потенциал обнаружения гравитационных волн в эпоху радиотелескопа Square Kilometer Array (SKA).

Этот новый расчет впервые демонстрирует, что даже небольшое количество (около 20) миллисекундных пульсаров высокого качества, наблюдаемых при помощи обсерватории SKA, даст ценную информацию об эволюции красного смещения двойных сверхмассивных черных дыр (СМЧД).

СМЧД часто обнаруживают в центрах галактик, где они эволюционируют вместе с родительской галактикой. Поэтому ожидается, что двойные СМЧД следует искать в составе тесных галактических пар. Однако до сих пор ученым не удалось произвести ни одного однозначного обнаружения такой системы.

Исследовательская группа во главе с Йи Фэном (Yi Feng) провела полуаналитическое численное моделирование, чтобы оценить количество доступных для обнаружения двойных СМЧД при помощи инструмента SKA Pulsar Timing Array (SKA-PTA).

Исходя из имеющихся результатов наблюдений галактик в ИК-диапазоне и статистических допущений относительно популяции двойных СМЧД, команда рассчитала низкочастотные гравитационно-волновые характеристики этих галактик при различных красных смещениях.

SKA представляет собой многоцелевой радиотелескоп с площадью порядка 1 миллиона квадратных метров, который имеет большие возможности для регистрации наногерцовых гравитационных волн.

В работе, проведенной командой Фэна, показано, что инструмент SKA-PTA сможет начать определять гравитационные волны уже через 5 лет с момента ввода в эксплуатацию, а через 10 лет – обнаруживать гравитационно-волновые события, указывающие на двойные СМЧД, с частотой около 100 событий в год. В отличие от предыдущих работ, где указывалось на необходимость наблюдений нескольких сотен пульсаров для достижения этих показателей, авторы нового исследования приходят к выводу, что всего лишь 20 пульсаров будет достаточно.

Через 30 лет эксплуатации телескопа SKA ожидается обнаружение примерно 60 индивидуальных двойных СМЧД с красным смещением z < 0,05 и больше 10^4 двойных СМЧД c красным смещением z < 1, отмечается в работе.

Исследование опубликовано в журнале Physical Review D.