Существование гравитационных волн проверено на паре белых карликов

Астрономы под руководством Дж. Дж. Хермеса провели тщательный анализ изменения орбит двух белых карликов в двойной системе SDSS J065133.338+284423.37 (или просто J0651), отстоящей от Земли на 3 тыс. световых лет.

Она примечательна тем, что каждые шесть минут один из двух белых карликов скрывается (по отношению к земному наблюдателю) за своим компаньоном. Расстояние между ними столь мало — втрое меньше, чем от Земли до Луны, — что их сверхмощное гравитационное взаимодействие порождает гравитационные волны, существование которых можно проверить по эволюции периода их взаимного обращения.

Два сближающихся белых карлика, взаимодействуя, интенсивно генерируют гравитационные волны.(Иллюстрации D. Berry / NASA, GSFC.)

Гравитационные волны (ГВ) измерить напрямую даже сложнее, чем недавно полуобнаруженный бозон Хиггса. Первые установки, которые, вероятно, смогут это сделать, будут достроены к 2015 году. Однако проверить существование ГВ можно и раньше. Ведь они представляют собой возмущение гравитационного поля, «рябь» ткани пространства-времени, распространяющуюся со скоростью света от точки образования. А чтобы такая волна была сильной, взаимодействие должно происходить между двумя предельно близкими объектами сверхвысокой плотности. Ранее на их роль рассматривали лишь пару нейтронных звёзд. Однако белые карлики, чья плотность в миллионы раз больше земной, также способны помочь в этом, по крайне мере если вращаются предельно близко друг к другу.

Как именно? «Каждые шесть минут звёзды системы J0651 затмевают одна другую по отношению к земному наблюдателю, что представляет собой не имеющие аналогов сверхточные часы, находящиеся от нас в 3 000 световых лет», — поясняет ведущий автор исследования Дж. Дж. Хермес из Техасского университета в Остине (США). Но, согласно ОТО, в этот «отсчёт» должна вкрадываться «ошибка»: генерируя «рябь» пространства-времени (ГВ), карлики тратят свою энергию, и их вращение каждый год должно замедляться на считанные секунды.

Исследовательской группе удалось зафиксировать факт такого замедления по материалам более чем годичных наблюдений. По сравнению с апрелем 2011 года, когда явление было обнаружено, затмения стали случаться на шесть секунд чаще.

Релятивистский эффект, ведущий к сокращению времени вращения белых карликов друг вокруг друга, согласно прогнозу группы, доведёт сокращение периода затмений до 20 секунд к маю 2013 года. Ну а через два миллиона лет звёзды должны сократить расстояние между собой до такой степени, что будут вынуждены столкнуться и, предположительно, превысить предел Чандрасекара, став нейтронной звездой.