В этом году исполняется 100-лет предсказанию Эйнштейна о существовании гравитационных волн. Я уже писал о начавшемся новом этапе работы гравитационно-волновых интереферометров LIGO/VIRGO.
Мы, в ГАИШ МГУ им.М.В.Ломоносова первыми посчитали с помощью специального кода Машины Сценариев предполагаемую частоту слияния нейтронных звезд (1987) и черных дыр (1997).
Вот график из нашей статьи First LIGO events: binary black holes mergings, New Astronomy,1997, Volume 2, Issue 1, p. 43-52. опубликованной в мае 1997 года.
Стоит дать русский перевод названия: "Первые детектируемые события LIGO: слияния черных дыр.". Этот график мы в шутку назвали головой динозавра. Видно, что при всех возможных параметрах
(один из них - k - доля массы звезды уходящая в черную дыру, приведен на графике по горизонтальной оси) частота слияния черных дыр или черных дыр с нейтронными звездами, выше чем частота детектирования чистых двойных нейтронных звёзд, под которые и строились гравитационно-волновые антенны в США и Италии.
Мы показали, что как бы мы не меняли параметры сценария эволюции двойных звезд первыми событиями на гравитационно-волновом детекторе LIGO будут гравитационные волн с участием сливающихся черных дыр!
Идея расчета, который никто не смог правильно повторить - была очень
простая, но технически очень сложная выполнимая. Нужно было знать
практически всю астрофизику. Мы "отпустили" все параметры эволюции - скорость
отдачи при коллапсе, параметр общей оболочки, функцию распределения двойных
по отношению масс и т.д. Но при этом мы держали искусственное небо нашей
Галктики - чтобы на нем была хотя бы одна черная дыры типа Лебедь X-1,
и не было бы много двойных радиопульсаров с черными дырами - их до сих пор не
открыли.
Парадокс состоял в том, что черные дыры сливаются (сталкиваются) гораздо
реже, чем нейтронные звёзды. Но за счет того, что масса черных дыр в 10 раз
(примерно) больше - то горизонт детектора оказывается сильно выше.
Мы видим черные дыры дальше! А это дает почти кубическую зависимость - и
черные дыры должны быть первыми!
Я всегда, рассказывая об этом в популярных лекциях, добавлял - что это может
быть первая двойная Нобелевская премия - за открытие гравитационных волн и
чёрных дыр!
Наши расчеты положительно оценил Нобелевский лауреат - знаменитый физик
Ганс Бете (из великой троицы - Альфа, Бета, Гамовой теории термоядерного синтеза звезд).
В конце жизни Бете занялся популяционным синтезом и пытался на пальцах предсказать частоту слияний нейтронных звезд и черных дыр. А мы этот проект начали на 15 лет раньше и построили огромную Машину Сценариев, которая и позволила произвести эти расчеты. В этом году похоже мы узнаем насколько они были правильные.
Ганс Бете писал в одной из последних своих работ (совместно G.E.Brown:
THE ASTROPHYSICAL JOURNAL, 517:318 - 327, 1999 May 20)
1999 года:
"We match rather
well the population synthesis results of Lipunov et al.
(1997, Lipunov, Postnov & Prokhorov, MNRAS, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 288, Issue 1, pp. 245-259.). In particular, these authors find that introduction of
kick velocities increases their merging rate by an order of
magnitude. Portegies Zwart & Yungelson (1998) find zero
mergers without kick velocities." (Мы отмечаем качественный популяционный
синтез Липунова и др. (1997,MNRAS, 288,245, 1997 ). В частности получен
важный результат, что введенная авторами анизотропия коллапса
(скорость отдачи при образовании черной дыры)
увеличивает частоту слияний черных дыр в двойных системах.
В то же время Цварт и Юнгельсон нашли, что черные дыры вообще не сливаются".
На самом деле мы не просто вводили анизотропию коллапса - но определили ее возможную
величину сравнивая наши результаты с галакическим небом.
Голова динозавра - это область в которую попадают предсказания частоты
событий на интерферометре типа LIGO при оптимальных параметрах
сценария эволюции двойных звёзд. Серая область - это все параметры и все сценарии в кучу.
Когда-то - лет 15 назад я опубликовал статью в Соросовском образовательном журнале под названием "Гравитационно-волновое небо".
Перечитал ее недавно - и подумал, что сейчас она стала очень актуальной. Желающие разобраться подробнее в этой проблеме могут почитать ее здесь в html .
Статья в пдф.
