Астрономия традиционно полагалась на электромагнитное излучение, начав с
видимого света и с развитием технологий взяв на вооружение другие части
электромагнитного спектра, от
радиоизлучения и до
гамма-лучей. Каждая новая полоса частот давала новый взгляд на Вселенную и предвещала новые открытия
[19]. В конце XX века регистрация
солнечных нейтрино создала новую отрасль
нейтринной астрономии, дающей представление о ранее недоступных исследователям явлениях, таких как внутренние процессы
Солнца[20][21]. Так же и
гравитационные волны дают ученым новый инструмент проведения астрофизических наблюдений.
Теоретической основой гравитационно-волновой астрономии служит
общая теория относительности[22]. Гравитационные волны позволяют получить дополнительную информацию к полученной другими средствами. Комбинируя наблюдения одного события с использованием различных средств, можно получить более полное представление о свойствах источника. Гравитационные волны можно использовать для наблюдения систем невидимых (или которые почти невозможно обнаружить) для любых других средств, например, они предоставляют уникальный метод изучения свойств черных дыр.
Благодаря современным детекторам гравитационных волн, работающих на частотах 1 кГц, можно изучать состояние Вселенной после
Большого взрыва при температуре 1011
Гэв, что значительно выше тех энергий, до которых современные ускорители могут разогнать элементарные частицы
[3][22].
Многие системы излучают гравитационные волны, но, для чтобы создать сигнал, который можно обнаружить, источник должен состоять из очень массивных объектов, движущихся со скоростью близкой к
скорости света. Основным источником гравитационных волн являются двойные системы из двух
компактных объектов. Примеры таких систем:
- Компактные двойные системы из двух объектов звездных масс, вращающихся близко друг к другу, такие как белые карлики, нейтронные звезды или черные дыры. Более широкие двойные системы, которые имеют более низкие орбитальные частоты, являются источником для таких детекторов, как LISA[23][24]. Более плотные двойные системы создают сигнал для таких наземных детекторов, как LIGO[25]. Наземные детекторы способны обнаружить двойные системы, содержащие чёрную дыру средней массы или несколько сотен солнечных масс[26][27].
- Двойные системы из сверхмассивных чёрных дыр, состоящих из двух чёрных дыр с массами 105−109 масс Солнца. Сверхмассивные чёрные дыры находятся в центрах галактик. Когда галактики сливаются, их центральные сверхмассивные чёрные дыры, предположительно, тоже сливаются[28]. Они являются потенциально самыми мощными гравитационно-волновыми источниками. Самые массивные двойные системы являются источником для детекторов PTA (pulsar timing array)[что?][29]. Менее массивные двойные системы (около миллиона масс Солнца) являются источником для таких космических детекторов, как LISA[30].
- Системы с чрезвычайно большим соотношением масс, состоящие из сверхмассивной чёрной дыры и вращающегося вокруг неё компактного объекта звёздной массы. Они являются источниками для таких детекторов, как LISA[30]. Системы с высоким эксцентриситетом орбиты создают всплеск гравитационного излучения во время прохождения через перицентр[31]. Системы с почти круговыми орбитами, которые, как ожидается, будут наблюдаться в конце орбитального сближения, излучают непрерывный спектр в пределах полосы частот детектора LISA[32]. Орбитальное сближение систем с большим соотношением масс можно наблюдать на примере многих орбит. Благодаря этому они превосходно отражают особенности геометрии окружающего пространства-времени и позволяют проверить точность общей теории относительности[33].Помимо двойных систем, есть и другие потенциальные источники:
- Сверхновые генерируют высокочастотные всплески гравитационных волн, которые могут обнаружить LIGO или Virgo[34].
- Вращающиеся нейтронные звёзды с осевой асимметрией являются источником непрерывных высокочастотных волн[35][36].
- Процессы в ранней Вселенной, такие как инфляция или фазовый переход[37].
- Космические струны, если они существуют, также могут производить гравитационное излучение[38]. Обнаружение этих гравитационных волн подтвердит существование космических струн.Гравитационные волны слабо взаимодействуют с веществом. Поэтому их трудно обнаружить и поэтому они могут свободно путешествовать по Вселенной, не поглощаясь и не рассеиваясь как волны электромагнитного излучения. Таким образом, с помощью гравитационных волн можно увидеть центр плотных систем: ядро сверхновой или галактический центр. А также более отдалённые во времени события, чем при использовании электромагнитного излучения, поскольку ранняя Вселенная перед рекомбинацией была непрозрачна для света, но прозрачна для гравитационных волн.
Способность гравитационных волн свободно проходить сквозь вещество также означает, что
гравитационно-волновые детекторы, в отличие от обычных
телескопов, не ограничены
полем зрения, а наблюдают все небо. Однако детекторы имеют узконаправленную чувствительность, из-за чего их, среди прочего, объединяют в сеть детекторов
[39].
Кольтюбинг и шельфовые отложение наверно проще гравитационных волн.)) Закинь тест по ИИ , способному генерировать электрические схемы по словесному описанию.. Век благодарить буду.))