В новом исследовании астрономы из токийского Исследовательского института космических лучей в Японии предложили метод, при помощи которого космический телескоп Гайя, наблюдающий за звёздами нашей Галактики, сможет отслеживать фоновое гравитационное излучение Вселенной, используя эффект гравитационного линзирования. Препринт работы выложен на сайте arXiv.org.

Космический телескоп Гайя, удивительное достижение инженерного гения, в основном занимается составлением подробной карты распределения звёзд в Млечном Пути. И в процессе спутник собирает так много точных данных, что на их основе можно делать и другие открытия, выходящие далеко за рамки основной миссии. К примеру, изучая спектры излучения звёзд, астрономы могут измерять их массу с точностью до 25%. На основании движений звёзд можно делать выводы о распределении тёмной материи в Млечном Пути. Гайя даже может увидеть экзопланеты, проходящие перед звездой. Однако удивительнее всего то, что спутник может распознавать космические гравитационные волны.


Млечный Путь, и что в нём может рассмотреть Гайя

Новая работа, описывающая эту схему, полагается на радиоинтерферометрию со сверхдлинными базами. В этом методе радиотелескопы измеряют местоположение и видимое перемещение квазаров – источников мощного радиоизлучения, расположенных в миллиардах световых лет от нас. Такая удалённость делает эти объекты неподвижными с нашей точки зрения на небосводе. Аккуратно определяя их местоположение, можно добиться такой точности измерений, что можно будет наблюдать движение тектонических плит или замедление вращения Земли.

И если квазары кажутся нам неподвижными, то их свет может отклоняться из-за гравитационного линзирования – эффекта, предсказанного Эйнштейном. Если перед этим квазаром проходит звезда, она отклонит идущий от него свет, а для нас это будет выглядеть, как смещение квазара. А поскольку гравитационные волны тоже отклоняют свет, мы могли бы найти свидетельства их наличия через видимые колебания квазаров.


Отклонение света звёзд, проходящего мимо Солнца

Хотя Гайя измеряет местоположение объектов не с такой точностью, как радиоинтерферометрия, всё же её точности достаточно для того, чтобы увидеть гравитационное линзирование. Более того, астрономам даже приходится учитывать линзирование Солнца при анализе полученных данных.

Поэтому команда изучила данные о местоположении 400 000 квазаров, собранные спутником. Хотя квазары – не звёзды (считается, что это активные ядра галактик на начальном этапе развития, в которых сверхмассивная чёрная дыра поглощает окружающее вещество), они часто излучают и в видимом диапазоне, поэтому Гайя измеряет их местоположение так же, как и у других звёзд. Поискав статистические признаки колебаний квазаров в собранных телескопом данных, учёные таковых не обнаружили. Из этого следует, что сильных гравитационных волн в нашей локальной группе, в которую входят Млечный Путь и Андромеда, не наблюдается – а, следовательно, нет и бинарных сверхмассивных чёрных дыр.

Хотя поиски не увенчались успехом, работа демонстрирует, как большие данные позволяют находить инновационные способы изучения совершенно различных природных явлений.