Астрономи навчилися виявляти «незаживаючі шрами» на тканині простору-часу.

Гравітаційні хвилі поширюються навколо своїх масивних джерел, як кола по воді від впавшого в неї каменю. Роль цього каменю можуть виконати, наприклад, дві нейтронні зірки або чорні діри: коли вони «танцюють» навколо спільного центру мас, їх гравітаційна взаємодія створює сильну «п ripлину» простору-часу. Танок закінчується повним злиттям, яке породжує максимально інтенсивні гравітаційні хвилі. Саме такі зараз виявляють у космосі за допомогою спеціальних детекторів.

Проте існують гравітаційні хвилі, які поки що не вдається зафіксувати, оскільки вони менш виразні і мають меншу амплітуду, тобто вони значно слабші. Така «пляма» виникає в момент, коли нейтронна зірка або чорна діра лише з’являється — під час вибуху наднової зірки.

Нагадаємо, наднова — це «помираюча» дуже масивна зірка. Її зовнішня оболонка з вибухом скидається в навколишній простір, а ядро колапсує і стає одним з двох: нейтронною зіркою або чорною дірою.

Найцікавіше, що ці події викликають не лише тимчасове сильне коливання тканини Всесвіту — дуже слабкі хвилі зберігаються «на пам’ять» про велику зірку назавжди. Явище називається гравітаційно-хвильовою пам’яттю. Її, як і самі такі хвилі, передбачила Загальна теорія відносності Ейнштейна. Якщо б можна було зафіксувати цей ефект пам’яті, це не лише ще раз підтвердило б правильність розрахунків великого фізика, але й дозволило б знаходити і вивчати самі джерела цих «історичних свідчень» Всесвіту.

У нещодавній статті для видання Physical Review Letters астрофізики з США, Швеції та Польщі розповіли про розроблений ними новий спосіб зчитування гравітаційно-хвильової пам’яті Всесвіту. Вони змоделювали «смерть» трьох зірок, які «при житті» мали масу приблизно 10, 15 і 25 Сонць. В результаті вдалося скласти досить точне уявлення про те, якого характеру гравітаційні хвилі мають виникати в момент колапсу їх ядер.

Виявилося, що тимчасові коливання тривали більше секунди, і це не так уже й мало: гравітаційна рябина від зіркових злиттів триває лише частки секунди. Вічна пам’ять про наднову залишається завдяки особливому випромінюванню нейтрино в момент спалаху та нерівномірному розповсюдженню ударної хвилі, пояснили дослідники.

За їхніми розрахунками, тепер можна ретельно порівнювати різноманітні «шаблони» гравітаційних хвиль з реальними даними детекторів і таким чином все-таки знаходити у Всесвіті ніколи не загоюючі «рани» від вибухаючих зірок. У будь-якому випадку, незгладимі наслідки «гибелі» зірки з масою в 25 Сонць цілком можна помічати в радіусі близько 30 тисяч світлових років навколо нас.

Водночас нагадаємо, що в нещодавно опублікованій монографії фізика Миколи Горькавого показано, що дуже великі чорні діри можуть «перехоплювати» гравітаційні хвилі, нарощуючи свою масу на ту ж величину, на яку втратили масу об’єкти, які колись випромінювали цю гравітаційну хвилю. Іншими словами, частина гравітаційних хвиль, які пропонують шукати автори нового дослідження, з часом будуть поглинатися чорними дірами і повільно все ж «стиратися».