Гравитационно-волновые будни

Гравитационные волны от слияния черных дыр были впервые зарегистрированы в сентябре 2015 года1. Первое время каждое детектирование гравитационных волн было шумным событием, потом к ним привыкли. Нобелевская премия за открытие была присуждена очень быстро — в 2017 году. Осенью 2017-го эксперимент, в котором кроме американских детекторов LIGO участвовал итальянский VIRGO, был временно приостановлен для усовершенствования установок. Результат к моменту остановки — 11 событий, массы сливающихся объектов и оценка расстояний до них показаны на графике внизу. Одно из этих событий — слияние двух нейтронных звезд.

С тех пор на LIGO вдвое увеличили мощность лазерного луча, снизили квантовый шум, усовершенствовали часть зеркал. В результате подняли чувствительность на 40%. На VIRGO чувствительность подняли в два раза, правда, стартуя с более низкого уровня. С начала апреля 2019 года совместный сеанс возобновился. События, как и было обещано, пошли со средним темпом раз в неделю, и мало кто на них обращает внимание. А ведь это интересно — появляется реальная статистика.

Вот таблица гравитационно-волновых событий с датой регистрации, предварительной классификацией событий, оценкой расстояния и статистической значимости — с какой частотой такое событие может быть имитировано шумом.

Дата	Событие	Расстояние, Мпс	Частота*	Примечание
07.07	BH + BH	810±234	1 / 60000
07.06	BH + BH	5725±1446	1 / 16	Очень далекое событие. Видимо, очень большие массы
07.01	BH + BH 93%	1045	1 / 1,6	7% — сейсмика
06.30	BH + BH 94%	1059±300	1 / 2 × 105	5% — зазор масс
06.02	BH + BH	800±40	1 / 17
05.24	NS + NS 29%	192±100	1 / 4,5	С вероятностью 71% — сейсмика
05.21	BH + BH	1130±279	1 / 100
05.21	BH + BH	663±156	1 / 8,3
05.19	BH + BH	3154±791	1 / 5,5
05.18	NS + NS 75%	28±15	1 / 3	Сейсмика — 25%
05.17	BH + BH	2950±1038	1 / 13
05.13	BH + BH 94%	1987±501	1 / 84000	1/84000 — зазор масс 5%
05.12	BH + BH	1388±322	1 / 16
05.10	NS + NS 42%	270±100	1 / 3,6	58% — сейсмика
05.03	BH + BH	421±105	1 / 19
04.26	NS + NS 49%	423±128	1 / 1,6	Зазор масс — 24%, BH + NS — 13%, сейсмика — 14%
04.25	NS + NS	155±45	1 / 70000
04.21	BH + BH	2281±700	1 / 2
04.12	BH + BH	812±194	1 / 2 × 1019
04.08	BH + BH	1473±358	1 / 1010

* Частота случайной имитации подобного события шумом: раз в N лет.

Источник данных — gracedb.ligo.org/latest/. Там, где идентификация события не абсолютно надежна, проставлена оценка вероятности такой природы события. Оценка расстояния (мегапарсеки), видимо, дана в терминах «расстояния светимости» (luminosity distance): R2 ~ Labs/Lobs (при небольших красных смещениях эта величина совпадает с обычным расстоянием). Иначе трудно объяснить значение 5725 Мпс (07.06) — в световых годах это будет больше возраста Вселенной.

Итак, имеем еще 20 событий слияния компактных объектов. В основном черные дыры, но есть одно надежное событие слияния пары нейтронных звезд (25 апреля). Еще один 75-процентный кандидат, два 50-процентных кандидата и один 30-процентный кандидат в пары нейтронных звезд. Есть лишь небольшая вероятность, что некоторые из сливающихся объектов попадают в зазор масс между нейтронными звездами и черными дырами. Максимальная масса нейтронной звезды определяется пределом Оппенгеймера — Волкова (две с лишним Мʘ, точное значение не определено). Минимальная масса черной дыры 5–6 Мʘ, это следует из статистики наблюдаемых черных дыр.

К сожалению, оценки масс пока не опубликованы. Список событий пока «дышит» — интерпретация некоторых событий иногда пересматривается. Видимо, все данные будут опубликованы после детальной обработки в виде нового каталога событий. Ждем с нетерпением пополнения. Особенно интересно было бы посмотреть на оценку массы для события 07.06, видимо, там очень большие массы, иначе трудно было бы зарегистрировать событие с такого расстояния светимости.

Борис Штерн

1 См. trv-science.ru/2016/02/12/chto-uvideli-detektory-ligo/