На 11 февруари 2016 г. учени от Обсерваторията за гравитационни вълни на лазерния интерферометър (LIGO) обявиха първото откриване на гравитационни вълни. Това развитие, което потвърди предсказанието, направено от Теорията на общата относителност на Айнщайн преди век, отвори нови пътища за изследвания за космолозите и астрофизиците. От това време са направени повече открития, за които всички се казваха, че са резултат от сливане на черни дупки.
Според екип от астрономи от Глазгоу и Аризона, астрономите не трябва да се ограничават до откриване на вълни, причинени от масивни гравитационни сливания. Според проучване, което те наскоро направиха, мрежата на гравитационните вълнови детектори за напреднали LIGO, GEO 600 и Дева също може да открие гравитационните вълни, създадени от свръхнова. По този начин астрономите ще могат да видят в сърцата на сриващи се звезди за първи път.
Изследването, озаглавено „Интерфериране на механизма за експлозия на свръхновата свръхноводна сърцевина с триизмерни симулации на гравитационните вълни“, наскоро се появи онлайн. Водена от Джейд Пауъл, която наскоро завърши доктора си в Института за гравитационни изследвания към Университета в Глазгоу, екипът твърди, че настоящите експерименти с гравитационни вълни трябва да могат да открият вълните, създадени от Core Collapse Supernovae (CSNe).
Иначе известни като Supernovae от тип II, CCSNe са това, което се случва, когато масивна звезда достигне края на живота си и преживее бърз срив. Това предизвиква масивна експлозия, която издухва външните слоеве на звездата, оставяйки след себе си остатъчна неутронна звезда, която в крайна сметка може да се превърне в черна дупка. За да може една звезда да претърпи такъв срив, тя трябва да бъде поне 8 пъти (но не повече от 40 до 50 пъти) масата на Слънцето.
Когато се провеждат тези видове свръхнови, се смята, че неутрино, произведени в ядрото, пренасят гравитационната енергия, освободена от срутването на ядрото, към по-хладните външни области на звездата. Д-р Пауъл и нейните колеги смятат, че тази гравитационна енергия може да бъде открита с помощта на настоящи и бъдещи инструменти. Както обясняват в своето проучване:
„Въпреки че понастоящем никой CCSNe не е открит от гравитационни вълнови детектори, предишните проучвания показват, че напредналата детекторна мрежа може да е чувствителна към тези източници към Големия магеланов облак (LMC). CCSN би бил идеален източник на мулти-месинджър за aLIGO и AdV, тъй като се очаква да се очакват неутрино и електромагнитни аналози на сигнала. Гравитационните вълни се излъчват от дълбокото в сърцевината на CCSNe, което може да позволи астрофизичните параметри, като уравнението на състоянието (EOS), да бъдат измерени от реконструкцията на сигнала на гравитационната вълна. "
Д-р Пауъл и нея също очертават процедура в своето проучване, която може да бъде приложена с помощта на модел Supernova Evidence Extractor (SMEE). След това екипът проведе симулации, използвайки най-новите триизмерни модели на гравитационните вълни срутване на свръхновите ядра, за да определи дали фоновият шум може да бъде елиминиран и правилното откриване на CCSNe сигнали.
Както д-р Пауъл обясни на Space Magazine по имейл:
„Supernova Model Evidence Extractor (SMEE) е алгоритъм, който използваме, за да определим как свръхновите получават огромното количество енергия, която им е необходима за експлозия. Той използва байесова статистика, за да различи различните възможни модели на експлозия. Първият модел, който разглеждаме в статията, е, че енергията на експлозията идва от неутрино, излъчвано от звездата. Във втория модел енергията на експлозия идва от бързо въртене и изключително силни магнитни полета. "
От това екипът стигна до заключението, че в три детекторната мрежа изследователите могат правилно да определят механиката на експлозията за бързо въртящи се свръхнови, в зависимост от тяхното разстояние. На разстояние от 10 килопарсеци (32 615 светлинни години) те биха могли да открият сигнали на CCSNe със 100% точност и сигнали на 2 килопарсеци (6,523 светлинни години) с 95% точност.
С други думи, ако и когато в местната галактика се появи свръхнова, глобалната мрежа, образувана от гравитационните детектори за гравитационни вълни Advanced LIGO, Virgo и GEO 600, би имала отличен шанс да се вдигне върху нея. Откриването на тези сигнали би позволило и някои новаторски науки, позволяващи на учените да "видят" вътре в експлодиращите звезди за първи път. Както обясни д-р Пауъл:
„Гравитационните вълни се излъчват дълбоко в сърцевината на звездата, където не може да избяга никакво електромагнитно излъчване. Това позволява гравитационно откриване на вълна да ни съобщи информация за механизма на експлозия, която не може да бъде определена с други методи. Може да успеем да определим и други параметри, като например колко бързо се върти звездата. "
Д-р Пауъл, след като наскоро завърши работа по докторската си степен, също ще заеме постдокторска позиция в RC Центъра за съвършенство за откриване на гравитационни вълни (OzGrav), програмата за гравитационна вълна, домакин на Университета на Суинбърн в Австралия. Междувременно тя и нейните колеги ще провеждат целеви търсачи за свръхнови, възникнали по време на първото и секундното напреднало наблюдение на детектора.
Докато в този момент няма гаранции, че ще намерят търсените сигнали, които биха демонстрирали, че свръхновите са откриваеми, екипът има големи надежди. И като се имат предвид възможностите, които това изследване има за астрофизиката и астрономията, те едва ли са сами!
