Новые детекторы гравитационных волн могут найти первые черные дыры
Гравитационные детекторы нового поколения Cosmic Explorer и Einstein Telescope в будущем могут зарегистрировать слияния чёрных дыр, образовавшихся после гибели первых звёзд во Вселенной. Такой вывод сделали авторы препринта, основанного на моделировании подобных сигналов, пишет Пронедра.
Речь идёт о звёздах населения III. Они появились через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва и состояли почти полностью из водорода и гелия, поскольку более тяжёлые элементы тогда ещё не сформировались. Такие звёзды могли быть очень массивными, но жили недолго. Многие из них завершали существование коллапсом в чёрные дыры.
Авторы исследования смоделировали слияния таких чёрных дыр и оценили, насколько точно будущие обсерватории смогут определять параметры подобных событий. Работа основана на байесовских расчётах и пока не является подтверждённым наблюдением.
Современные обсерватории LIGO, Virgo и KAGRA обычно фиксируют гравитационные волны в диапазоне от 10–20 герц. Однако сигналы от очень далёких чёрных дыр длятся дольше и уходят в более низкие частоты. Поэтому для их поиска важна чувствительность от 5 герц, которую планируют обеспечить Cosmic Explorer и Einstein Telescope.
Согласно моделированию, система детекторов с нижним порогом 5 герц сможет фиксировать больше орбитальных витков до момента слияния. Это позволит точнее рассчитывать характеристики источника.
Исследователи также считают, что красное смещение таких объектов можно будет определять достаточно уверенно. События, произошедшие более 13,5 миллиарда лет назад, смогут распознаваться как сверхдальние. Собственные массы чёрных дыр, по расчётам, получится оценивать с точностью около 12 процентов.
Дополнительные наблюдения с помощью радиотелескопов, включая SKA, могут помочь связать гравитационные сигналы с конкретными космологическими структурами.
При этом авторы подчёркивают, что работа опубликована как препринт и на момент выхода не прошла полное рецензирование. Cosmic Explorer и Einstein Telescope ещё не построены, а сигналов от чёрных дыр первых звёзд пока не зарегистрировано. Описанные возможности остаются прогнозом, основанным на расчётах и моделировании.
