LIGO — уникальный по своим возможностям гравитационный «телескоп», с помощью которого астрофизики уже нашли «короткие» гравитационные волны (длительностью не более десятков секунд) от слияния 10 пар черных дыр и слияния пары нейтронных звезд. Авторы новой работы попытались найти в данных детектора следы «долгих» гравиволн (излучаемых постоянно) от быстрого вращения нейтронных звезд. Недавняя серия расчетов показала, что любая быстро вращающаяся нейтронная звезда с асимметриями относительно оси вращения должна постоянно излучать слабые гравитационные волны — своего рода «рябь» на поверхности пространства–времени. Как и все гравиволны, они искажают пространство, через которые проходят, меняя время, за которое лазерный луч внутри LIGO преодолевает заранее определенное расстояние. То есть если такие гравиволны проходят через нашу часть Галактики, детектор мог бы их найти.
Нейтронные звезды должны излучать гравиволны в целом ряде случаев — например, в ходе неизбежного остывания нейтронных звезд или поглощения звездой материи от второй звезды той же системы и так далее. Из наблюдения за пульсарами, в центрах которых находятся нейтронные звезды, известно, что подобное случается нередко.
И тем не менее, после тщательного анализа данных гравитационного детектора LIGO исследователи почему-то не смогли найти в них следов ни одной статистически достоверной гравитационной волны от подобной нейтронной звезды. Это произошло несмотря на то, что поиски шли во всем диапазоне частот — от 20 до 1 922 герц. Согласно расчетам, это означает, что практически любая мыслимая быстро вращающаяся нейтронная звезда не может находиться ближе 326 световых лет от нас в любом направлении. Некоторые нейтронные звезды, наиболее быстро вращающиеся и с наиболее заметными асимметриями, инструменты LIGO заметили бы на расстояниях до 32,5 тысяч световых лет (это больше расстояния от нас до центра Галактики). Даже если принять минимально возможные асимметрии нейтронных звезд, получается, что они в нашей части Галактики очень редки или вообще отсуствуют.
Ранее наиболее близкие к нам нейтронные звезды определяли по их пульсирующему излучения. Расстояние до самых близких из найденных — примерно 625 ± 375 световых лет от нас. Похоже, данные LIGO уточняют эти цифры — нижний порог расстояния до ближайшей нейтронной звезды не 250 световых лет, как считали ранее, а как минимум 326 световых лет и, возможно, намного больше.
Причины этого феномена неясны. Дело в том, что нейтронная звезда должна естественным образом формироваться на месте взрывов сверхновых в тех случаях, когда масса их «останков» укладывается в определенные лимиты. Сверхновых в нашей Галактике сейчас взрывается не так много, но в прошлом эта цифра должна была быть много выше. Среди прочего, это видно и из факта наличия действительно тяжелых элементов на нашей планете: золото и ряд других тяжелых элементов образуются именно при таких вспышках сверхновых, которые должны вести к появлению нейтронных звезд. Потоки вещества оболочки сверхновой при ее взрыве разносятся во все стороны, и именно отсюда взялось земное золото и ряд других тяжелых элементов. При этом на практике почему-то следов самих нейтронных звезд близко от Солнца найти до сих пор не удается. Возможно, это является аномалией именно окрестностей Солнца, но, вообще говоря, не вполне ясно, почему нейтронных звезд не должно быть именно здесь. Возможно, дальнейшие наблюдения LIGO позволят лучше понять тот вопрос.
Иван Ортега
