Обнаружен эффект гравитационно-волновой памяти

Ученые из университетов США, Швеции и Польши предложили метод выявления эффекта гравитационно-волновой памяти, связанного с коллапсирующими сверхновыми. Это исследование, основанное на трехмерных моделях, опубликовано в журнале Physical Review Letters.

Эффект гравитационно-волновой памяти заключается в том, что гравитационная волна, проходя через пространство, изменяет расстояние между объектами, оставляя постоянное отклонение даже после завершения волнового процесса. Это предсказание общей теории относительности Эйнштейна остается недоказанным, но ожидается, что сверхновые, особенно с коллапсирующим ядром (CCSN), могут генерировать такие волны благодаря анизотропному движению вещества и асферическому излучению нейтрино.

Для изучения эффекта ученые использовали трехмерное моделирование CCSN с массами до 25 солнечных. Применялась модель CHIMERA, которая позволяет точно описать процесс коллапса ядра звезды и последующего излучения энергии. Сигналы гравитационных волн моделировались с учетом их медленного нарастания до ненулевого значения, характерного для эффекта памяти.

Результаты моделирования показали, что сигналы гравитационных волн от сверхновых имели сложную форму, но при этом сохраняли высокую степень регулярности. Это позволило аппроксимировать их логистическими функциями, обычно используемыми в исследованиях роста популяции. Длительность сигнала составила более одной секунды, что существенно превышает длительность сигналов от слияний черных дыр, ранее зафиксированных интерферометрами.

Благодаря согласованной фильтрации, примененной к моделям, ученые смогли выявить сигналы CCSN массой 25 солнечных на расстоянии до 10 килопарсеков с высокой степенью надежности. Это открывает возможность для наблюдения таких сигналов с помощью современных гравитационно-волновых обсерваторий, несмотря на низкую амплитуду волн от CCSN.