Хороший обзор по свойствам компактных двойных систем, наблюдавшихся как источники гравволновых всплесков. Основная часть обзора (первые пять разделов) посвящена именно наблюдательным данным. Шестой раздел, где описываются статистические методы, более технический (и потому более сложный).

Сейчас идет 4й сеанс наблюдений. Количество зарегистрированных событий уже перевалило за сотню. Так что скоро понадобятся новые обзоры.

29 мая 2023 года гравитационно-волновые детекторы зарегистрировали интересное событие. В статье представлен детальный анализ полученных данных.

Один объект - точно нейтронная звезда, потому что масса 1.2-2 солнечных. А вот про второй непонятно, что и делает событие интересным.

Масса второго от 2.4 до 4.5 солнечных (это девяносто процентный доверительный интервал). Так что, это может быть или легкая черная дыра, или массивная нейтронная звезда.

Детальное описание проекта гравитационно-волнового детектора на Луне. Идея состоит в регистрации отклика Луны (вибрации) на гравитационные волны. Такой детектор обладал бы хорошей чувствительностью в диапазоне частот от 1 до 0.001 Гц, который не перекрывается другими экспериментами. А тут есть на что посмотреть! (Заметная часть статьи посвящена как раз многочисленным научным задачам.)

Идея состоит в размещении системы из нескольких сенсоров в одном из полярных кратеров, куда не попадает солнечный свет, что создает идеальные криоусловия. Сейсмологическая "тишина" Луны позволяет проводить наблюдения в диапазоне частот, недоступном на Земле.

В прошлом году было объявлено о том, что, похоже, проекты по поиску гравитационных волн с помощью пульсарного тайминга начинают видеть сигнал, похожий на ожидаемый фон от пар сверхмассивных черных дыр. В данном небольшом обзоре (основное содержание занимает там около 14-15 страниц, остальное - таблицы и список литературы) авторы восновном обсуждают важнейшие технические детали, связанные с чувствительностью таких наблюдений. Но, конечно, сами результаты и их возможные интерпретации также обсуждаются.

В поиске гравволнового сигнала по таймингу радиопульсаров есть очень много закавыристых технических сложностей, в первую очередь - связанных со специфическими шумами (например, могут влиять объекты Солнечной системы, т.к. необходимо иметь очень точную модель движения Земли, чтобы все потом пересчитать в барицентр Солнечной системы). Поэтому прогресс довольно медленный (например, в результатах прошлого года ни одна команда не получила результат на уровне 5-сигма), но прогресс есть. До начала работы LISA и PTA есть еще порядочная форма, чтобы успеть надежно открыть низкочастотные гравволны (как в виде шума, так и, возможно, в виде сигнала от отдельных пар).

На мой взгляд, это неплохая сводка для тех, кто непосредственно этим не занимается, читал про ключевые методы и результаты, но хотел бы немного лучше понимать "кухню" таких наблюдений.

На мой взгляд, очень остроумное и интересное исследование.

Нейтронные звезды могут быть деформированы, и тогда они будут испускать гравитационные волны. LIGO/Virgo пока не видят такие сигналы. Значит, можно дать ограничения на количество сильно деформированных нейтронных звезд. Авторы проводят простой популяционный синтез, чтобы сделать соответствующие оценки. Мне кажется многообещающим, что можно давать ограничения на число нейтронных звезд с сильными магнитными полями. Дело в том, что именно сильное поле может деформировать компактный объект.

Есть, правда, и большое "но". LIGO/Virgo могут регистрировать волны только довольно высокой частоты: на периодах длиннее 0.1 секунды чувствительность уже не очень высока. А старые магнитары должны иметь длинные периоды. Так что, необходимо делать более детальный популяционный синтез.

См. также arxiv:2403.02066, где авторы обсуждают общие свойства гравволн от обычных асимметричных нейтронных звезд.

Название статьи слегка вводит в заблуждение, но статья важная. Итак.

Представлены результаты обработки 20 лет поисков событий микролинзирования в направлении Магеллановых облаков в рамках проекта OGLE (см. также arxiv:2403.02398). В данной статье представлены результаты по компактным темным объектам в гало, особенно по массивным, которые должны давать длинные события. Нет событий с длительностью более года. Это дает более жесткий предел на вклад черных дыр примерно звездной массы в темное вещество. Но, что более важно, на мой взгляд, это закрывает значительный вклад слияний первичных черных дыр в статистику гравитационно-волновых событий. (О самих первичных черных дырах см. свежий небольшой обзор arxiv:2403.02907)

Поясню, почему название немного обманчиво. Потому что речь не идет о том, что черных дыр в гало совсем нет. Их там просто не может быть достаточно много, чтобы внести заметный вклад в темное вещество (ну и, соответственно, чтобы слияния далеких пар - не в нашей Галактике - таких черных дыр вносили заметный вклад в статистику слияний).

Большой обзор по проекту космического лазерного интерферометра LISA. Описан сам проект, его научные задачи, что сделано и тп. В общем, все, что хочется знать без мелких технических деталей (иначе 155 страниц не хватило бы).

Огромный обзор по первичным черным дырам. Основная цель авторов - описать то, что связано с излучением гравитационных волн парами этих объектов. У меня такая тематика вызывает некоторый скепсис. Однако объем обзора позволил обсудить практически все вопросы, связанные с первичными черными дырами. Так что там много всего интересного и полезного: общая теория формирования, аккреция, линзирвоание и т.д.

Это предварительная работа. Полный релиз IPTA выйдет заметно позже. Именно там будет проведен полный совместный анализ новых данных сетей пульсарного тайминга (PTA). Однако уже тут показывается, что совместная обработка дает бОльшую значимость сигнала от гравитационно-волнового фона. Подождем окончательных результатов совместной обработки. Там удастся улучшить все показатели, т.к. многие пульсары (более трети из полной выборки, использованных в наблюдениях всеми проектами IPTA) наблюдались двумя и более системами. Это позволит лучше разобраться с шумами.

Конечно, статья не дает ответ на вопрос, вынесенный в заголовок. Зато авторы перечисляют основные классы альтернативных моделей (струны, доменные стенки, фазовые переходы, первичные флуктуации, аксионы) и дают ссылки на основные оригинальные работы по этим темам - порядка сотни!. А также, конечно, авторы сравнивают предсказания моделей с результатами наблюдений и рассуждают о том, какие наблюдения в ближайшем будущем могут помочь прояснить ситуацию. В общем - весьма познавательно!

С одной стороны, это вполне официальный документ. С другой - это понятное описание проекта гравитационно-волновой антенны следующего поколения с описанием научных задач данной установки.

Речь идет о проекте Cosmic Explorer, который должен прийти на смену LIGO во второй половине 2030-х гг. Планируется снова сделать две антенны. Но теперь размеры плеч интерферометров будут 20 и 40 км вместо 4 км у LIGO. Все это позволит и увеличить чувствительность, и расширить частотный диапазон. Без этого не обойтись, поскольку потенциал для апгрейда LIGO не бесконечен, и к середине 2030-х гг. он будет исчерпан.

Проект дорогой по меркам наземных установок. Уже сейчас речь идет о бюджете 1.6 млрд долларов. Практика показывает, что по мере строительства и создания аппаратуры стоимость возрастает. Тем не менее, учитывая, что речь об уникальной установке, которую потом можно апгрейдить и эксплуатировать несколько десятилетий, все это не выглядит чрезмерным.

В Архиве появилось (и еще появится) множество работ, посвященных результатам поиска гравитационно-волнового фона с помощью сетей пульсарного тайминга (PTA - Pulsar timing array). В данной представлены ключевые результаты американского проекта NANOGrav. Различные детали наблюдений этой РТА представлены в серии статей, которые можно найти в Архиве.

Ключевой результат такой: на уровне 4-сигма виден искомый сигнал. Его источником по всей видимости являются пары сверхмассивных черных дыр в разных галактиках в видимой части вселенной. Чтобы получить этот результат понадобилось 15 лет слежения за 68 пульсарами. Для большей достоверности нужно продолжать набирать данные.

Сейчас работает пять проектов: американский, европейский (см. ниже), австралийский, индийский (они представили данные вместе с европейским) и китайский (кроме того, начинается еще и проект на телескопе MeerKAT в Южной Африке). Про все можно почитать в сегодняшнем Архиве.

В этой статье представлены результаты европейского проекта EPTA (European Pulsar Timing Array) по поиску гравитационно-волнового фона. Результаты в целом соответствуют тому, что получил NANOGrav (пульсаров в выборке было меньше, зато наблюдали почти 25 лет).

История вопроса такова. Саму идею, что наблюдения пульсаров могут помочь регистрировать гравитационные волны предложили Сажин (1978) и Detweiler (1979). В 1980 Бегелман с соавторами показали, что из-за слияния галактик должны существовать двойные сверхмассивные черные дыры. В 1983 году был получен важнейший результат. Hellings и Downs показали, что фон, связанные с излучением множества пар сверхмассивных черных дыр, раскиданных по всей вселенной, можно обнаружить, изучая корреляции сигналов об изменении периодов пульсаров, находящихся в разных точках на небе. Они рассчитали форму кривой корреляции, и сети пульсарного тайминга ищут именно это - кривую Хеллингса-Даунса. И вот, похоже, впервые нашли. Сами сети тайминга были предложены в работах Романи (1989) и Фостера и Бейкера (1990). Соотвественно, в 1990е начали разрабатывать такие проекты наблюдений. И началось ....

Кроме нескольких национальных проектов есть еще и международная сеть пульсарного тайминга (IPTA). В рамках этого проекта проводится совместная обработка данных четырех отдельных проектов (китайский и MeerKAT пока в полной мере не присоединились к IPTA). Видимо, в течение ближайших нескольких лет будет сделан общий анализ представленных сегодня данных. Это позволит улучшить результаты. Может и до 5 сигма дотянутся! Ну и все продолжают наблюдения. Так что еще до запуска eLISA мы будем кое-что знать о гравволнах от сверхмассивных черных дыр.

По объему это практически книга. Здесь детально сравниваются разные варианты дизайна европейского гравитационно-волнового телескопа следующего поколения (в первую очередь сравнивается дизайн в виде треугольника с вариантом, состоящих из двух разнесенных детекторов, имеющих, как сейчас LIGO и VIRGO, форму буквы L). Но перед этим рассматривается астрофизическая часть (типы источников и их параметры) и ключевые научные задачи.

Чтобы съэкономить время, можно прочесть введение и раздел 8. Это даст достаточно полное представление об основных выводах.

Сейчас базовой конфиурацией телескопа Эйнштейна является треугольник со сторонами 10 километров. Авторы показывают, что два обычных L-детектора с плечами по 15 км будут заметно лучше практически для всех приложений. А вот один L-образный 20 км детектор будет хуже. Кроме того, авторы указывают, что настоящий рывок возможен, если у детекотров (не важно какой конфигурации) будет дополнение в виде криогенного детектора для низких частот.

Резюмируя, не очень понятно, как будет выглядеть телескоп Эйнштейна и когда он будет построен. Это довольно досадно, потому что и пятый сеанс научных наблюдений на LIGO/VIRGO/KAGRA/LIGO-India уже не за горами. И после него без новых детекторов прогресс в этой области может сильно замедлиться. Американцы со своим Cosmic Explorer тоже не очень торопятся (по плану это два L-образных детектора с плечами по 40 км у одного и 20-км у другого). Разумеется, создание разных детекторов хорошо синхронизовать, поскольку видно, что как сеть такие устройства работают более эффективно. Однако вряд ли такая сеть заработает хотя бы в следующем десятилетии....

На основе трехмерных расчетов авторы получают картину гравитационно-волнового излучения при коллапсе ядра. Рассмотрены как случаи образования нейтронных звезд, так и случаи, когда образуется черная дыра.

Потенциально, даже существующие детекторы могут услышать сигнал от галактического события. Но детекторы следующего поколения (как наземные, так и некоторые космические, чувствительные к сигналам не слишком низкой частоты) - уж точно будут хорошо регистрировать такие сигналы, см. последний рисунок на самой последней странице статьи. Надо только, чтобы сигнал был.

Отмечу, что рассмотрена все-таки упрощенная модель (невращающееся ядро). Так что конкретные параметры сигнала могут быть потом заметно уточнены. А вид всплеска (включая частотный спектр в зависимости от времени) крайне важен для выделения его на детекторе на фоне шумов. Хотя, в случае галактического события должна быть точная временная привязка, хотя бы по нейтринным данным. Так что сигнал выделить сумеют.

При слияниях черных дыр итоговый объект может приобретать большую скорость. Это связано с асиммитричным испусканием гравволн. В итоге было показано, что реалистичных сценариях круговых орбит отдача (кик) может легко достигать тысяч километров в секунду. Величина кика зависит от отношения масс и параметров вращения (ориентации осей вращения и величина спина). Но гравволновые наблюдениях говорят, что эксцентриситеты могут заметно отличаются от единицы. Поэтому авторы рассматривают другую модель: столкновения на высоких энергиях, где взаимное положения на начальный момент определяется прицельным параметром. Моделируется столкновения черных дыр равных масс. В итоге найдены параметры, при которых кик может достигать примерно 24-26 тысяч (!) километров в секунду при максимальном вращении и противоположной ориентации осей вращения.

Было бы интересно регистрировать не только гравитационно-волновые всплески, но и сигналы от постоянно излучающих источников (двойных систем, вращающихся нейтронных звезд и т.д.). Это гораздо более сложная задача, потому что сигналы существенно слабее. С другой стороны, во многих случаях мы можем знать направление на источник и частоту излучения. Регистрация таких сигналов стала бы новым источников информации, например, о степени деформации нейтронных звезд или о каких-нибудь экзотических объектах, которые трудно зафиксировать иначе (в обзоре, скажем, рассматриваются компактные облака аксионов, вращающиеся вокруг черных дыр). Можно надеяться, что детекторы следующего поколения смогут решить эту задачу, а пока продолжаются поиски. Все это рассматривается в большом подробном обзоре.

Интересная работа, потмоу что подход оригинальный.

Как известно, уже более 10 лет ведутся радионаблюдения десятков радиопульсаров для обнаружения гравитационно-волнового фона, связанного с парами сверхмассивных черных дыр. Но хороший тайминг (при регулярном мониторинге!) получают и в гамма-диапазоне, благодаря работе космической обсерватории им. Ферми. Вот ее результаты авторы и используют.

Результаты 12.5 лет наблюдений 35 радиопульсаров позволили дать неплохое ограничение на уровень фона. Оно, правда, уступает современным радиоданным. Но важно, что это совершенно независимые данные. Кроме того, точность быстро растет со временем. Так что, если Ферми поработает еще, то предел можно будет существенно улучшить.

В этой книге (323 страницы!) детально рассмотрены научные задачи космического лазерного интерферометра для регистрации гравитационных волн. Если кто-то думает, что эта история только про черные дыры больших масс, то он плохо думает за LISA!

Разные главы написаны разными группами экспертов. В целом же получается отличное описание того, что можно получитьс помощью космических гравитационно-волновых детекторов (так что многое приложимо и к японскому Decigo, и к китайским Taiji и TianQin, хотя некоторые параметры у них заметно отличаются).

Сжато, но понятно рассказано о ключевых особенностях наблюдений на LIGO, о том, какие усовершенствования там сделаны к четвертому сеансу (который должен начаться в конце этого года).

Эффект гравитационно-волновой ракеты очень красивый. Суть его в том, что в результате слияния черных дыр получившийся объект может приобрести большую скорость из-за несимметричного испускания гравволн. До настоящего времени не было хороших указаний на то, что эффект работает. И вот, анализируя данные по слиянию GW200129_065458, авторы приходят к выводу, что есть серьезные указания на высокую скорость отдачи - около 1000 км в сек. Точнее, значение составляет 1542⁺⁷⁴⁷_-1098 км/с.

Красивые видео с визуализацией здесь.

Одним из способов поиска длинноволновых гравитационных волн является координированное наблюдение большого количества миллисекундных пульсаров, с целью обнаружения коррелированных вариаций времени прихода импульса. Существует три активных проекта с большим объемом накопленных данных (австралийский, американский, и европейский), кроме того начинаются наблюдения в Китае и Индии, а также на MeerKAT в ЮАР.

Идея состоит не столько в обнаружении всплесков, сколько в выявлении гравитационно-волнового фона, сформированного многочисленными слияниями сверхмассивных черных дыр. Соответственно, чем дольше идут наблюдения, чем больше пульсаров задействовано, и чем "точнее идут часы" каждого из пульсаров - тем выше чувствительность (пульсары надо специально отбирать - механически увеличивать количество, включая все подряд, крайне неээфективно). На сегодняшний день основные проекты уже перешагнули 10-летний рубеж по длительности наблюдений, а количество пульсаров в отдельном проекте может достигать малых десятков. В 2021 г. стали появляться статьи (от американского проекта NANOGrav, европейского EPTA и австралийского PPTA), в который рапортуется о том, что какой-то сигнал выден, но он не похож на ожидаемый фон, и что это такое - непонятно.

Разумеется, можно улучшить чувствительность, если обрабатывать данные всех проектов вместе. Это очень нетривиальная задача. Тем не менее, люди идут по такому пути. Такой совместные проект называется IPTA (International Pulsar Timing Array). В статье представлены результаты на основе второго релиза.

Совместная обработка отстает от индивидуальной обработки каждого проекта. Так NANOGrav представил в 2021 г. результаты за 12.5 лет наблюдений, а в новой статье от EPTA включены данные NANOGrav только за 9 лет (это их предыдущий релиз). Тем не менее, в новой статье EPTA использованы данные уже по 65 пульсарам (в первом релизе было 44). Это больше, чем в любом индивидуальном проекте. Для некоторых пульсаров ряды наблюдений тянутся уже 30 лет.

В общем и целом, совместная обработка подтвердила то, что в 2021м году представили отдельные проекты. Какой-то сигнал есть, но на ожидаемый фон от слияний не похож. Видимо, придется еще ждать. Предыдущие статьи EPTA выходили в 2016м. Так что можно прогнозировать, что в районе 2032-2034 гг. будет что-то существенно превосходящее современные данные. Это нормально, потому что в 2032 eLISA еще не начнет работу. А конкурентами пульсарным сетям являются только космические лазерные интерферометры, среди которых, видимо, именно европейский проект будет первым (а потом уже китайский и, может быть, японский и второй китайский).

Мои ожидания пока, увы, не оправдались. Когда-то я прогнозировал, что во втором релизе EPTA уже будет виден сигнал он гравволнового фона. Посмотрим, что будет со следующим прогнозом :)

В обзоре достаточно кратко, но понятно и строго описано, как с помощью наблюдений десятков пульсаров пытаются зарегистрировать длинные гравитационные волны. Саму идею предложил Михаил Сажин (ГАИШ) в 1978 году. Сейчас работает три проекта (четыре, если считать и индийский - он присоединился недавно, и ждем китайский), которые постепенно начинают что-то видеть. Только пока непонятно что.

Представлены данные за вторую часть третьего сеанса научных наблюдений на LIGO и Virgo (и немного - KAGRA). В каталог вошло 35 событий. Половина из них уже анонсировалась раньше, по ходу работы. А другая половина - представлена только сейчас. Всего (с учетом двух первых сеансов и первой половины третьего) число зарегистрированных слияний выросло до 90 штук.

См. также arxiv:2111.03634, где детально обсуждаются события третьего научного сеанса - 76 штук. Даны оценки темпа слияний различных пар, а также распределения по массам и т.п. данные.

История известная, но, возможно, для кого-то будет все равно интересно. Авторы обсуждают фейнмановский подход к анализу фундаментальных вопросов теории гравитации.

См. также arxiv:2111.00337 и arxiv:2111.00330 тех же авторов на близкие темы.

Большой обзор по слияниям нейтронных звезд с черными дырами звездных масс в двойных системах. Тема важная и интересная. Во-первых, такое наблюдают и будут наблюдать. Во-вторых, это все очень интересно для физики нейтронных звезд, потому что в зависимости от соотношения параметров нейтронную звезду может проглотить целиком (без разрушения), а может разорвать приливами. Это будет видно по гравволновому сигналу (и, может быть, по наличию особого вида килоновой). Тогда, зная массы компактных объектов из гравволновых данных, мы сможем понять, как ведет себя сверхплотное вещество в недрах нейтронных звезд.

Обзор очень большой - практически книга.

Ожидается, что в 2030-е гг. будет реализовано несколько проектов космических лазерных интерферометров для регистрации низкочастотных гравитационных волн. Это, конечно, европейская eLISA, а вдобавок два китайских и японский проект. Все они немного да различаются (а иногда отличаются и довольно сильно). В статье описаны два китайских проекта: Taiji и TianQin.

Обзор чисто описательный, почти популярный. В частности, описаны проведенные и планируемые тесты, включая запуски спутников для проверки работы отдельных компонент и технологий.

В обзоре собраны все ключевые данные по темпам слияния компактных объектов: нейтронных звезд и черных дыр. Речь идет и о данных наблюдений, и о результатах расчетов. Согласие довольно хорошее. Интересен вклад, даваемый такими плотными популяциями звезд как шаровые скопления и околоядерные скопления.

В январе 2020 г. LIGO и VIRGO зарегистрировали два интересных события, которым и посвящена данная статья.

Впервые удалось с высокой достоверностью зарегистрировать слияния нейтронных звезд с черными дырами.

К сожалению, события не очень яркие, одно вообще, по сути, зарегистрировано только детектором в Ливингстоне (хотя, сигнал/шум, конечно больше 10, что дает основание говорить о значимом результате), да и в электромагнитном диапазоне ничего не удалось увидеть. Тем не менее, это очень важный результат.

Массы черных дыр вполне нормальные: 6 и 9 масс Солнца примерно. Собственно, никаких особых "следов" того, что более легкие компоненты сливавшихся двойных являются нейтронными звездами, нет. вывод делается исключительно на основе определения масс. С вероятностью 80-90% они меньше максимальной массы нейтронных звезд.

Часто спрашивают, могут ли гравитационные волны гравитационно же линзироваться. Да, могут. И соответствующие сигналы ищут. Но пока не нашли. В статье детально рассказано, как это делается, и почему найденные потенциальные кандидаты пока отбрасывают.

Часто спрашивают, могут ли гравитационные волны гравитационно же линзироваться. Да, могут. И соответствующие сигналы ищут. Но пока не нашли. В статье детально рассказано, как это делается, и почему найденные потенциальные кандидаты пока отбрасывают.

В 1970-е гг. было предложено искать длинные гравитационные волны по таймингу набора пульсаров. Как отдельные мощные волны, так и общий "шум" дают специфический сигнал в тайминге пульсаров. В 1990-е гг. проекты стали воплощаться в жизнь, и сейчас работает три системы: PPTA, NANOGrav и EPTA. Вместе они изветны как IPTA.

В обзоре описано все-все: история, методы, цели, полученные результаты, ожидания на ближайшее будущее. Правда, с некоторыми пробелами (как в таком обзоре можно избежать ссылки на статью Сажина, мне трудно понять).

Вот уже более 10 лет идут попытки регистрации длинных гравитационных волн по наблюдения радиопульсаров. Метод был предложен в 1978-79 гг. Сажиным и Детвейлером. Идея состоит в том, что наблюдая длительное время (многие годы) достаточно большие выборки объектов (несколько десятков) можно обнаружить отклонения в тайминге (времени прихода импульсов), обладающие определенным характеристиками и связанные с гравволнами от астрономических объектов. Основной источник шума - пары сверхмассивных черных дыр. Но может добавляться и что-то другое, включая экзотику (космические струны, пары первичных черных дыр и т.д.). Работает три таких проекта: европейский, американский и, условно скажем, австралийский. Иногда они проводят совместную обработку данных. В этот году американский NANOGrav представил свой очередной релиз со следами присутствия слабого непонятного сигнала. Сразу появился вал статей с экзотическими объяснениями.

В данной же статье авторы рассматривают вопрос о том, сколько еще надо наблюдать, чтобы появилась ясность. Получается, что самому NANOGrav понадобится еще лет 10. А вот совместная обработка данных может облегчить задачу. Т.е., уже в этом десятилетии мы будем знать, что же там есть, и, видимо, будет возможно выделить вклад сверхмассивных черных дыр в фон. Мне кажется важным, чтобы это произошло до начала работы eLISA.

Представлен второй каталог событий LIGO и VIRGO. В него вошло 39 событий из первой половины третьего сеанса (апрель-октябрь 2019), а также 8 событий из ранних сеансов. Всего 47. Из них 13 представлены впервые - это результат более детальной обработки данных наблюдений. Из 47 событий 44 - слияния двух черных дыр и 2 слияния двух нейтронных звезд. С оставшимся - непонятно (то ли NS-BH, то ли BH-BH).

Одновременно появилось несколько работ, где анализируются данные каталога. В arxiv:2010.14533 обсуждаются астрофизические параметры двойных, а в arxiv:2010.14529 рассматривается, как данные помогают тестам теорий гравитации.

В Архиве появилось две наблюдательные статьи (вторая arxiv:2009.01075), посвященные событию GW190521. В этом всплеске слились самые массивные из известных черных дыр звездных масс. У одной масса составляла 60-80 солнечных, а у другой 70-105. Суммарная масса 130-170 солнечных.

Сигнал низкочастотный (из-за большой массы), но его увидели все три детектора. Так что результат весьма надежный.

Массы соответствуют довольно интересному диапазону. Про него иногда говорят, как о "промежуточном", то это не те "черные дыры промежуточных масс", которые встречаются в ультрамощных источниках (ULX). Тут - другой промежуток. В этом диапазоне, как обычно получается в моделях, нет звездных остатков, т.к. ядра взрываются без остатка. С этим и связан интерес к всплеску. Теперь люди, занимающиеся моделированием поздних стадий эволюции массивных звезд, бросятся модифицировать модели, чтобы при тех или иных параметрах (вращение, химсостав, магнитные поя, взаимодействие в двойной) получить искомые массы черных дыр.

Вот уже более 10 лет три группы наблюдателей пытаются по пульсарному таймингу обнаружить следы присутствия гравитационных волн с большой длиной волны. Пока ни одна группа такой сигнал не смогла выявить. Но чувствительность растет, и начинает что-то вылезать. ЧТо - пока непонятно.

В данной статье свои результаты представила команда американская NANOGrav. Они видят некий непонятный сигнал, и на протяжении сентября появилась масса теоретических работ, в которых предлагаются разнообразные экзотические объяснения сигнала. Сами участники коллаборации ничего такого экзотического не предлагают. Посмотрим, что будет дальше, когда чувствительность станет еще лучше (благодаря тому, что и ряд наблюдений вырастет, и новые пульсары могут добавиться, ну и просто возрастет точность тайминга и будут разработаны более эффективные алгоритмы обработки) и свои новые результаты представят две другие группы. Особенно интересно, что будет при следующей совместной обработке данных всеми тремя коллективами.

Собственно, название отражает содержание. В большой статье содержится обзор научных задач и возможностей нового гравитационно-волнового детектора KAGRA, который начал работать в Японии.

Авторы предлагают целевой, а потому недорогой (относительно, конечно), детектор гравволн, настроенный на высокие частоты, чтобы изучать свойства нейтронных звезд. Существенно, что детектор рассматривается именно как часть сети, куда войдут модернизированные LIGO и VIRGO, KAGRA, а также новые детекторы третьего поколения.

С некоторой точки зрения, это не совсем астрономический прибор. И дело даже не в том, что его результаты представляют большой интерес для ядерной физики. Дело в подходе, когда создается достаточно крупная установка под практически единственную задачу (т.е., это не Хаббл, который куда хочет - туда смотрит, а БАК, предназначенный исключительно для поиска бозона Хиггса - а дальше, как повезет). Тем не менее, идея интересная.

Речь все равно идет о 4-километровом лазерном интерферометре. Однако, поскольку можно отказаться от высокой чувствительности на низких частотах, можно, соответственно, не использовать некоторые дорогие технологии, сконцентрировавшись лишь на тех, что важны для килогерцовой части спектра. При этом по чувствительности на килогерце детектор сравним с установками третьего поколения. В рассматриваемых в статье примерах интерферометр находится в Австралии.

Авторы полагают, что они могут вписаться в бюджет 100 млн долларов, и при этом отработать на новом детекторе технологии, необходимые для установок третьего поколения (там бюджет уже миллиардами измеряется). Если это и в самом деле так, то идея прямо очень интересная.

Килоновая, связанная с гравитационно-волновым всплеском GW170817, была довольно яркой. Такое возможно, если одна из нейтронных звезд заметно тяжелее другой (отношение масс где-то 4 к 3). При этом все известные в Галактике пары нейтронных звезд, которые могут слиться в ближайшие 10 млрд лет имеют почти равны масса (10 к 9 примерно). Все до недавнего времени.

В статье представлено измерение масс компонент в системе PSR J1913+1102. Система тесная (период пять часов), так что время до слияния относительно небольшое (100 млн лет). А отношение масс больше чем 5 к 4. Авторы также исследуют, какой должна была быть эволюция двойной системы, чтобы привести к таким параметрам. Получается, что не так уж редко должны возникать сливающиеся системы с таким отношением масс. Но и не так уж часто. Так что с GW170817 нам очень повезло. Таких пар все-таки сильно меньше половины.

Совсем короткий, но очень толковый обзор.

Совсем краткое резюме:
1. при слияния нейтронных звезд и черных дыр чаще всего не происходит разрушения НЗ (ремарка: а если и происходит, то часто не возникает достаточно догоживущий диск), поэтому в большинстве случаев будет только гравволновой сигнал.
2. Если разрушение все-таки происходит, то это важно для понимания уравнения состояния НЗ.
3. В расчетах таких слияний есть еще много неисследованных деталей.

Выложена статья с детальным анализом слияния, которое было зарегистрировано в августе прошлого года. В этом событии интересно не столько высокое отношение масс (хотя оно привело к любопытным эффектам для которых сделали красивую визуализацию), сколько масса более легкого объекта. Это тело не зря называют просто "объект". Авторы сильно напирают на то, что непонятно: то ли это легкая черная дыра, то ли массивная нейтронная звезда. И то, и другое интересно. Скорее всего это легкая черная дыра. И тогда это самая легкая из известных черных дыр, что любопытно. В десятках рентгеновских систем с черным дырами мы не видим таких легких объектов. И большинство механизмов формирования черных дыр из звезд стремятся объяснить, почему возникает щель в распределении по массам между нейтронными звездами и черными дырами.

Уже звучат идеи, что это могла быть тройная система, в которой когда-то легкая черная дыра образовалась в результате слияния нейтронной звезды с другим объектом. Ждем множества статей, объясняющих появление такой сливающейся пары.

Конечно, собственно от слияния черных дыр трудно ожидать всплеска электромагнитного излучения. Но народ все равно ищет, и вот, как считают авторы, удалось что-то увидеть.

Согласно идее авторов смысл тут в том, что слияние произошло не в пустоте (или, если угодно, не в нормальной межзвездной среде низкой плотности), а в аккреционном диске вокруг сверхмассивной черной дыры. Согласно некоторым работам в таких дисках можно ожидать формирования тесных пар черных дыр звездных масс.

Исходным источником излучения являются ударные волны, возникающие из-за того, что при "отскоке" черной дыры (гравволны несимметрично уносят импульс) часть газа увлекается ею (его скорость будет сверхзвуковой), и этот газ взаимодействует с окружающим газом в диске. Кроме того, часть газа аккрецирует на черную дыру, что также приводит к излучению.

Существенно, что в принципе гипотезу можно проверить, т.к. спустя примерно полтора года после слияния дыра опыть должна пролететь через диск, и тогда можно будет наблюдать новый оптический транзиент. Ждать осталось недолго.

Коллаборация NANOGrav представила в серии статей результаты очередного этапа работы. Напомню, что речь идет об использовании многолетних высокоточных пульсарных наблюдений для поиска гравитационных волн большой длины. NANOGrav - одна из трех коллабораций, работающих в том направлении.

В данной статье речь идет о поиске гравволн от конкретной системы - двойной черной дыры с орбитальным периодом около года в галактике 3C66B на расстоянии 85 Мпк от нас. Увы, сигнал не обнаружен. Поставлен новый верхний предел. Авторы обсуждают методы наблюдений и обработки данных. Кажется, что все-таки такие проекты сумеют раньше зафиксировать сигнал, чем начнет работу eLISA.

Очень хорошая статья по гравволнам. По жанру хорошая. С одной стороны, она популярная, с другой - с формулами. ПОэтому, с одной стороны, она вроде как бы для Кванта, а с другой - написана для взрослых интересующихся людей. Я прямо представляю человека, читавшего в 80-е Квант, поступившего на что-то физ-мат-тех, потом ушедшего, как говорят "в бизнес". И вот теперь для таких статья как раз подойдет :)

Рассказывается не только о гравволнах, но кратко автор вводит весь контекст.

Хотя очередной сеанс наблюдений LIGO/VIRGO, закончившийся немного раньше из-за пандемии, не порадовал нас новыми слияниями нейтронных звезд, сопровождающимися электромагнитными явлениями, тематика продолжает активно разрабатываться. В данном обзоре неизбежно кратко суммированы основные аспекты слияний. Речь идет не только о том, черная дыра или нейтронная звезда получается в итоге, и от чего это зависит, но и мно что еще: диски, возникающие при слиянии, выброс вещества и т.д.

Небольшой обзор, посвященный поискам гравитационно-волновых сигналов на пульсарных решетках. В осноновм статья посвящена описания метода, лишь в самом конце вкратце приводятся полученные результаты и описываются планы и надежды (к концу 2020х получить положительный сигнал). Так что, полезно для тех, кто хочет разобраться, "как это работает".

Подробно (и, конечно, для специалистов, но во многом может разобраться и просто что-то понимающий читатель) рассмотрена динамика пары сливающихся нейтронных звезд. Все это иллюстрируется реальными данными по событию GW170817.

Как обычно, не надо пугаться объема: много страниц занимает список авторов (и их аффилиации). Речь идет о слиянии с участием нейтронных звезд (хотя бы одной). В электромагнитном диапазоне ничего не увидели (к сожалению, как следует всплеск видел лишь один детектор, а потому зона локализации растянулась на четверть неба), но гравволновые данные дали интересный результат.

Дело в том, что скорее всего мы имеем дело с парой нейтронных звезд. И необычность в том, что полная масса системы составляет примерно 3.4 солнечных. Это заметно тяжелее известных галактических пар из двух компактных объектов этого типа. Причем, вероятно, речь не идет о том, что каждая (или хотя бы одна) из нейтронных звезд очень массивна (на пределе массы). Проблема именно в высокой суммарной массе. Такую величину трудно объяснить в стандартных сценариях формирования двойных нейтронных звезд при нормальных условиях (скажем, при солнечной металличности). А слилось довольно близко - в 160 Мпк от нас. Очень низкую металличность тут трудно ожидать (хотя и можно, пара-то может быть просто очень старой). В общем, основной интерес результат представляет для тех, кто занимается эволюцией двойных систем с нейтронными звездами. Сейчас пойдет поток публикаций с предлагаемыми сценариями, приводящими к такой системе.

Телескоп Эйнштейна - это европейский гравитационно-волновой детектор следующего поколения. Пока он существует только в виде чертежей. В статье разбираются ключевые научные задачи для этого инструмента.

Прибор сможет регистрировать слияния пар черных дыр с массами от нескольких масс Солнца до нескольких сотен масс Солнца из самых далеких галактик, а слияния нейтронных звезд с z~(2-3).

Научных задач много (от астрономии до фундаментальной физики), однако никаких определенных сроков создания инструмента (равно как и его американских аналогов) пока нет. Желающие съэкономить время могут прочесть лишь введение (где описаны ожидаемые возмодности инструмента и дан необходимый background) и довольно развернутое заключение, в котором суммированы ключевые научные задачи и возможности.

Проект Living Reviews in Relativity хорош тем, что люди пишут большие обзоры, выложенные в сеть, а потом их апдейтят. Вот это как раз апдейт обзора трехлетней давности. За эти три года произошло суперважное: собственно, все увидели. Был открыт источник GW170817 - слияние нейтронных звезд, которое удалось отнаблюдать и в гравволнах, и в гамма, и, важно для обзора, увидели килоновую.

Килоновые - это оптические транзиенты, связанные с радиоактивным распадом элементов, синтезированных в результате слияния нейтронных звезд (или нейтронной звезды и черной дыры). Они важны тем, что в них рождается много тяжелых элементов. Это долго предсказывали, моделировали, но пока всего раз отнаблюдали. Надеемся, что вскоре увидят еще.

Обзор охватывает все вопросы, касающиеся килоновых. Вводная часть понятна даже для тех, кто далек от этой тематики, хотя основная часть, конечно, для специалистов.

По всей видимости, к лету 2020 года мы будем гораздо лучше понимать, как ведет себя вещество в недрах нейтронных звезд. Это будет и большим прорывом для ядерной физики. А произойдет это частично благодаря изменениям радиусов нейтронных звезд с помощью установки NICER на МКС, а частично благодаря данным с гравитационно-волновых антенн. Вот о том, как наблюдения слияний с участием нейтронных звезд помогают выявить особенности взаимодействия частиц при высокой плотности, и идет речь в обзоре.

В обзоре обсуждается, какие ограничения на уравнение состояния нейтронных звезд удалось получить по наблюдениям гравитационно-волнового всплеска и сопутствующих электромагнитных сигнадов от слияния нейтронных звезд.

Напомню, что ожидается регистрация примерно десятка слияний с участием нейтронных звезд в течение ближайшего года. Так что, вероятнее всего, к концу 2020 (также за это время появятся данные с рентгеновского телескопа NICER) мы будем гораздо лучше знать, из чего сделаны нейтронные звезды.

В Архиве появляется много работ, посвященных гравволнам от тел, обращающихся вокруг сверхмассивных черных дыр в центрах галактик. Рассматриваются и слияния с большим отношением масс (в первую очередь черных дыр звездных масс со сверхмассивными), и динамическая эволюция звездного населения вокруг сверхмассивных черных дыр, и слияния двойных систем, орбиты которых уменьшаются из-за приливного действия. В данной статье рассмотрен случай нашей Галактики. Речь идет не о слияниях, а о гравитационно-волновом сигнале от тел различной массы и природы (бурые и белые карлики, нормальные звезды и нейтронные, черные дыры звездных масс и первычиные), которые находятся на орбитах вокруг Sgr A*. Важным моментом является детальный расчет ожидаемого сигнала в керровской метрике.

Вывод оптимистичный: LISA сможет регистрировать такие сигналы.

Еще один обзор для Astro2020. На этот раз кратко суммировано, что ожидается в смысле изучения ранней вселенной от наземных гравитационно-волновых антенн следующего поколения (Einstein telescope, Cosmic Explorer). Ожидается многое. Все хорошо суммировано на рис. 2, где показан ожидаемый сигнал в разных моделях и чувствительность разных инструментов.

Авторы скрестили космологическое моделирование с помощью программы Illustris с популяционным синтезом двойных систем. В итоге, они представляют расчеты того, как меняются свойства сливающихся компактных объектов примерно от z=12. Рассчитывается, как меняется спектр масс сливающихся в разные эпохи объектов. Интересным выводом является довольно слабая зависимость спектра масс сливающихся объектов от эпохи (т.е., от красного смещения).

Большой обзор, посвященный r-процессу.

Лишь относительно недавно удалось понять, что значительная доля тяжелых элементов формируется не в результате взрывов сверхновых с коллапсом ядра, а в результате слияния нейтронных звезд. Наблюдения т.н. килоновых подтверждают этот вывод.

Представлены результаты обработки данных 11-летних наблюдений в рамках программы NANOGrav. Идея состоит в обнаружении длинноволновых гравитационных волн от пар сверхмассивных черных дыр по высокоточному таймингу примерно двух десятков пульсаров. К сожалению, сигнал они пока не видят.

Авторы представляют простой численный метод для быстрой визуализации слияний прецессирующих черных дыр. Такая штуковина очень актуальна в связи с грядущими наблюдениями на LIGO/VIRGO, а потом и на KAGRA (график наблюдений можно посмотреть по ссылке).

Авторы используют данные упрощенных вычислений, проверенных и прокалиброванных по гораздо более детальным, чтобы визуализовать стадии, предшествующие слиянию. Точности достаточно для иллюстрации основных эффектов. Очень интересно!

Сами визуализации можно посмотреть на сайте.

См. также arxiv:1811.08369, где описано новое моделирование аккреционных потоков вокруг сверхмассивных черных дыр с отличной визуализацией.

Представлены полные результаты наблюдений гравволн во время первого (сентябрь 2015 - январь 2016) и второго (ноябрь 2016 - август 2017) сеансов научных наблюдений на LIGO и VIRGO.

За это время зарегистрировано десять (!) слияний двойных черных дыр и одно слияние нейтронных звезд.

Данные доступны в сети.

См. также статью arxiv:1811.12940, где речь идет о данных по популяции двойных черных дыр, полученных на основе наблюдений на LIGO и VIRGO.

Напомню,ч то всякие пресс-релизы и красивые картинки можно искать на сайте LIGO.

Ждем февраля 2019 г., когда должны начаться новые наблюдения на более высокой чувствительности.

В феврале должны начаться наблюдения на LIGO, присоединиться и VIRGO. Новый сет продлится около 9 месяцев. За это время может быть зарегистрировано под десяток слияний. Но важно, что это только начало.

В 2019 г. начнутся инженерные запуски нового подземного криогенного детектора KAGRA. Планируется, что в начале 20х гг. все три проекта (LIGO, VIRGO, KAGRA) будут работать вместе. В районе 2023 г. это может давать чуть ли не по событию в неделю! При этом возрастет точность локализации источников.

В статье кратко описывается детектор KARGA и планы по завершению его конструкции.

Вышла отдельная статья, посвященная детальной проверке некоторых предсказаний ОТО по наблюдениях события GW170817. Поскольку в этом случае слияние произошло с участием по крайней мере одной нейтронной звезды (а скорее всего - двух), то удалось зарегистрировать и гравитационно-волновой всплеск, и вспышку в гамма-диапазоне. Это дало возможность получить данные, недоступные в случаях регистрации лишь гравитационных волн.

Поскольку всплеск GW170817 был самым близким, то он дает самые слабые ограничения на дисперсию гравитационных волн, а значит - и на массу гравитона. Зато в других случаях ограничения более сильные, чем по другим известным событиям. Так например, можно поставить ограничение на "утекание" гравволн в дополнительные измерения. Эффект не виден, что находится в согласии с ОТО, хотя и не закрывает в принципе многие популярные модели дополнительных измерений. Также удалось поставить очень жесткий предел на наличие векторных мод гравитационных волн благодаря точной локализации направления на источник по электромагнитным наблюдениям.

Подробный понятный обзор по черным дырам звездных масс. Зачин связан с регистрацией гравитационно-волновых сигналов. А дальше автор дает традиционную сводку наблюдательных данных, возможных механизмов формирования, особенностей дальнейшей эволюции и т.п.

Практически это книга. Основная тема - перспективные исследования гравитационных волн от черных дыр. Первые страниц 70 - введение, которое будет интересно очень широкому кругу читателей. Затем идут более специальные вопросы, такие как моделирование излучения гравитационных волн сливающимися черными дырами. В третьей части обсуждается, как рассматриваемые проблемы связаны с некоторыми фундаментальными вопросами. Т.е., как изучение черных дыр и гравволн может помочь выйти за рамки стандартных моделей.

Очередной обзор по теме. Но этот как-то привлек мое внимание. В нем хорошо суммированы основные достижения и задачи.

В частности, авторы довольно подробно (но на словах) разбирают эволюцию звезд, приводящую к слияниям. А также обсуждают ключевые нерешенные проблемы в этой области (например, связанные с вращением черных дыр).

Представлены даные уточненного анализа свойств гравитационно-волнового всплеска GW170817. Уточнены параметры двойной системы. К сожалению, так и не удается сказать сливались ли две нейтронные звезды, или нейтронная звезда с необычно легкой черной дырой.

См. также arxiv:1805.11581, где представлены результаты по ограничениям на уравнение состояния нейтронных звезд (в предположении, что слились две нейтронные звезды).

Небольшой практически популярный обзор по гравитационно-волновой астрономии, в котором кратко четко и ясно изложены основные достижения и планы.

В прошлом году было объявлено об открытии очень тесной пары из двух нейтронных звезд, и вот рекорд уже побит. В данном случае компактные объекты делают оборот вокруг общего центра масс менее чем за 2 часа! Соответственно, система сольется всего лишь через 46 миллионов лет. Тоже рекорд. Новая система позволит с более высокой точностью проверять предсказания теорий гравитации.

Часто на лекциях задают вопрос о том, как гравитационные волны взаимодействуют с веществом, не затухают ли. Взаимодействуют очень слабо, затухают крайне незначительно. Детальный (и очень технический - пара сотен формул) ответ можно найти в статье. Для гравитационных волн от сливающихся компактных ообъектов эффект мал-мал-мал. Для некоторых первичных гравитационных волн эффект может быть не очень мал (но все равно не измерим в обозримом будущем), если взаимодействие происходит с релятивистскими частицами (т.е., не с холодным темным веществом).

У меня есть полная уверенность, что еще до запуска космического гравитационно-волнового интерферометра LISA мы будем знать, что можно ожидать от него, благодаря данным по пульсарному таймингу. Кажется, вот-вот и сигнал будет зарегистрирован. Однако пока лишь верхние пределы. Вот еще один. Важно, что пределы опускаются все ниже, и уже прошли зону оптимистичных предсказаний, вторгшись в область реалистичных прогнозов. Посмотрим, что будет, когда все три коллектива, занимающихся подобными наблюдениями, проведут очередную совместную обработку данных.

Успешно идет создание новой гравитационно-волновой установки. Уже писалось об успешных тестах весной 2016 г. Здесь обо всем этом рассказывается в больших деталях. Правда, чем же там занимаются последние полтора года остается для меня непонятным.

Как и ожидалось, специалистам по уравнениям состояния понадобилось не так уж много времени, чтобы начать использовать данные о гравитационно-волновом всплеске от слияния нейтронных звезд, чтобы попробовать получить важнейший параметр - максимальную массу (невращающейся) нейтонной звезды. Величина получается не превосходящей 2.2 массы Солнца.

См. также arxiv:1711.00473, где другая группа авторов получает аналогичную оценку.

Первые 6 страниц, как обычно, списки автров и их мест работы. Как отмечают коллеги, это первое заявление об очередном гравитационно-волновом сигнале без пресс-конференции. Т.е., это тоже важный момент.

LIGO в июне зарегистрировали слияние от пары черных дыр с массами 12 и 7 солнечных масс. Расстояние до пары - 340 Мпк. Существенно, что у объектов нормальные чернодырные массы.

Непосредственно в преддверии объявления о регистрации гравитационно-волнового всплеска от слияния нейтронных звезд, сопровождавшегося также гамма-всплеском и оптическим излучением, авторы еще раз обозревают процессы нуклеосинтеза после таких слияний.

Речь идет о синтезе элементов в т.н. r-процессе. Современные модели демострируют, что именно слияния являются основными поставщиками соответствующих элементов.

Наконец-то обнародованы результаты наблюдений сливающихся нейтронных звезд. В Архиве появилось около сотни статей. Поток данных связан с тем, что удалось увидеть и гамма-всплеск (1710.05446, 1710.05449, 1710.05450), и рентгеновское излучение (1710.05433), и послесвечение в оптике (1710.05432), и радиоизлучение (1710.05435), и даже килоновую (1710.05437). Последнее позволяет лучше понять процессы синтеза элементов после слияния нейтронных звезд (1710.05443, 1710.05445). О сравнении килоновой от GW170817 с другими можно почитать в статье 1710.05442. Ничего не удалось увидеть нейтринным телескопам, а также наземным гамма-телескопам в ТэВном диапазоне. Данные наблюдений суммированы в статье 1710.05833. Также удалось провести проверку нескольких важных предсказание ОТО - см. 1710.05834. И даже измерить постоянную Хаббла (1710.05835), правда, пока с не очень хорошей точностью, но метод-то отличный!

Так много данных удалось получить во-первых, потому что повезло (гамма-всплеск мог быть не направлен в сторону Земли), во-вторых, потому что всплеск очень близкий (всего 40 мегапарсек).

По поводу открытия уже очень много написано и рассказано. Поэтому ограничусь одной ссылкой на сайт Элементы.

Обсудить в ЖЖ-сообществе ru_astroph.
Обсудить на Астрофоруме в Научной панораме.

Чистого текста тут всего 4 странички. Речь идет о работах на японском подземном криогенном детекторе гравитационных волн KAGRA. Это 3-километровых интерферометр (т.е., по размерам, как VIRGO), но под землей, да еще и с охлаждением до 20К. Он будет чувствительнее aLIGO и adVIRGO. По изначальным планам запуск планировался на 2019 г. Как полагается, от исходного графика отстают, но совсем на чуть-чуть.

Еще весной 2016 г. были проведены испытания упрощенного 3-километрового интерферометра при комнатной температуре. Весной 2018 г. должны начаться тесты при криогенных условиях. Пока все хорошо, и создатели установки надеются, что научные данные KAGRA начнет получать в самом начале 20х гг.

Авторы обсуждают, как будущие гравитационно-волновые наблюдения будут позволять проверять разные альтернативные модели устройства черных дыр, подбираясь все ближе и ближе к горизонту. Повышение чувствительности позволит видет после основного всплеска более слабые сигналы, которые дают информацию об областях порядка размера горизонта (и глубже, если реализуются соответствующие альтерантивы). В общем, авторы полагают, что уже гравитационно-волновые детекторы следующего поколения смогут проверить некоторые популярные на сегодняшний день альтернативы.

Наконец-то все три детектора (два LIGO и VIRGO) одновременно увидели слияние. Не удивительно, что то снова довольно массивные черные дыры (25 и 30 масс Солнца. Слияние произошло в 540 МПк от нас. Важно, что VIRGO теперь вместе с остальными. Это позволяет не только точнее определять направление на источник (десятки квадратных градусов вместо сотен), но и дает возможность изучать поляризацию гравитационного излучения. Это важно для проверки теорий гравитации. ПОка все в прекрасном соответствии с ОТО.

Ждем теперь анонса слияний с участием нейтронных звезд (а детекторы пока на апгрейде).

Длинные гравитационные волны (с периодом от недель до лет) еще долго не удастся поймать напрямую. Но примерно 40 лет назад был придуман способ обнаружить их косвенно. Для этого нужно мониторить несколько (лучше - больше) радиопульсаров (лучше миллисекундных) в разных частях неба. Если через нас идет гравволна, то времена прихода импульсов пульсаров будут определенным образом изменяться. Т.к. характер изменения можно предсказать заранее, то такой сигнал можно выделить. Сейчас работает три группы наблюдателей (Австралия, Европа, США) по поиску гравволн. Есть основания думать, что в ближайшие годы (т.е., еще до запуска LISA) удастся увидеть сигнал (волны с периодом несколько лет). Вероятнее всего это будут не всплески от слияний, и не сигнал от конкретной пары объектов, а фоновый гравитационно-волновой шум. Его источником должны быть сверхмассивные черные дыры. Однако возможно, что придется ждать, когда в строй вступят новые телескопы, а потом надо будет несколько лет наблюдений. Так что, если природа будет неблагосклонна к наблюдателям, то открытие может отложиться примерно до 2030 г. В статье дается краткий обзор и самой методики, и техники наблюдений, и полученных результатов, и планов.

Представлены результаты слепого поиска периодического сигнала на частотах 20-475 Гц за все время наблюдений прогона O1 установок LIGO. Ничего не обнаружено. Естественно, получены самые глубокие пределы на такие сигналы. В частности, исключаются предельно деформированные пульсары ближе чем 1 кпк, если частота их излучения попадает в изученный диапазон.

В статье рассмотрен интересный метод регистрации гравитационно-волнового сигнала, предложенный в 1990 г. Брагинским и др. Идея похожа на метод пульсарного тайминга при поиске гравволн. Но в данном случае регистрируются не особым образом коррелированные сбои времен прихода импульсов десятков пульсаров, и изменение положений большого количества звезд (рис. 1 в статье дает представление о сути). Суть именно в анализе изменений положений множества точечных источников. Прохождение гравволны через наблюдателя приводит к хорошо предсказуемой картине осцилляций положений источников. Современные методы могут позволить регистрировать волны с периодом в месяцы. Их дают сверхмассивные сливающиеся черные дыры. В качестве регистрирующего прибора подойдет Gaia. Собственно, авторы рассматривают методы анализа, которые могут позволить выделить такой сигнал. В некотором смысле астрометрический метод дополняет пульсарные методы поиска, т.к. на высоких частотах (период волны менее года) Gaia имеет чувствительность чуть выше, чем работающие системы пульсарного тайминга.

Часто спрашивают, как гравволны влияют на разные объекты. В частности, на звезды. Вот очередная статья, где рассчитывается такой эффект. Чаще рассматривают гравволны от сливающихся сверхмассивных черных дыр, но здесь речь идет о черных дырах звездных масс и, соответственно, о событиях, подобных уже наблюдавшимся.

Если звезда находится на расстоянии в несколько астрономических единиц от сливающейся пары черных дыр, то гравволны могут накачать довольно много энергии в волны колебаний на частотах, резонансных по отношению к гравволне, что приведет к потенциально наблюдаемым фотометрическим эффектам. Если такую звезду увидит спутник PLATO, то эффект можно будет измерить. Разумеется, вероятность этого ничтожно мала.

Наконец, третья статья про гравволны посвящена другому часто задаваемому вопросу: как затухают гравитационные волны при взаимодействии с веществом. Правда, статья ни разу не популярная. Так что разобраться в ней не специалисту непросто. Один из понятных выводов состоит в том, что при распространении на космологические расстояния гравволны затухают слабо, а потому, например, нельзя дать какие-то ограничения на свойства темного вещества. Зато в будущем, когда удастся поймать первичные гравволны, можно будет кое-что сказать о свойствах вещества в ранней вселенной.

Июнь начался с того, что коллаборация LIGO выложила очередную статью о регистрации гравитационно-волнового сигнала от слияния черных дыр. Разумеется, немедленно в Архиве появилось множество работ по наблюдениям области локализации в разных диапазонах спектра. Краткое резюме: ничего не видно (как и должно быть).

А вот и сама статья с описание наблюдений гравитационно-волнового всплеска. Событие произошло 4 января этого года. В результате слияния получилась черная дыра с массой около 50 солнечных. Интригующей возможностью является то, что в пределах ошибок до слияния черные дыры вращались в разные стороны. Это необычно и интересно. Как раз недавно Постнов и Куранов опубликовали статью, в которой рассматриваются сценарии эволюции двойных систем, приводящие к такой ситуации.

Большое исследование, посвященное разнообразным эффектам и процессам, имеющим отношение к формирования систем, состоящих из двух нейтронных звезд. В свете грядущей (будем надеяться) регистрации гравитационных волн от слияния нейтронных звезд - это архиактуальная тематика.

Сейчас известно 15 систем, состоящих из двух нейтронных звезд. Наверняка, ввод в строй радиотелескопа FAST позволит увеличить это число раза в три.

Авторы начинают с обзора наблюдений по известным системам, а потом переходят к эволюционным процессам, приводящим к их формированию. В случае расмотрения эволюции есть много не до конца понятых (или совсем плохо понятых) мест. Им авторы уделяют достаточно много внимания. Так, например, очень тщательно обсуждается проблема кика (дополнительной скорости, которую нейтронная звезда получает при рождении).

Отдельно рассматривают известные системы с точки зрения их возможной эволюции. Наконец, авторы описывают расчеты темпа слияния нейтронных звезд.

Очень хорошее введение в основы физики, необходимые для начала изучения релятивистской астрофизики. Студентам - самое оно. СТО, ОТО (самые основы), механизмы излучения, аккреция, черные дыры. И т.д.

Дано подробное описание проекта космической гравитационно-волновой антенны LISA. Описаны технические характеристики, научные задачи, система связи и тп.

Изучалось две сотни пульсаров. Поскольку это стабильные источники с известными периодами и положением на небе, то можно искать довольно слабые сигналы от них. Волны, как вы можете догадаться, не обнаужены. Зато поставлены самые жесткие пределы на их амплитуды. Это физические уже очень интересные результаты. Для некоторых объектов доля потерь на гравитационные волны в полной потере вращательной энергии, не может превышать долей процента.

Представлены результаты обработки тремя разными алгоритмами всех данных первого прогона LIGO после апгрейда. Искали не только слияния, а любые типы всплесков. Новых всплесков не обнаружено. Все три алгоритма независимо подтвердили основной (первый) всплеск от слияния черных дыр. И ждем новых наблюдений!

Сейчас существует несколько проектов космических гравитационно-волновых детекторов. Реалистичный проект, пожалуй, только LISA/eLISA. Но есть несколько других, в том числе в Китае. Большие масштабы установок необходимы для регистрации волн низкой частоты. Источниками, в первую очередь, являются сверхмассивные черные дыры.

В обзоре обсуждаются параметры разных проектов, их проектная чувствительность, научные задачи. Читать интересно.

Большущий обзор по астрофизическим источникам гравитационных волн разной длины. Разумеется, основные - это двойные системы с релятивистскими объектами (включая двойные сверхмассивные черные дыры). Но также рассмотрены сверхновые и космология. Существенно, что в обзоре рассмотрены многие важные аспекты, помогающие лучше понять физику дела.

Килоновые - это феномен, возникающий после слияния нейтронных звезд. Пока их не наблюдали. После слияния образуется много новых элементов, в том числе радиоактивных. Поэтому некоторое время после катаклизма м сможем наблюдать инфракрасный и оптический источник, чье излучение связано с распадом радиоактивных элементов (как поздние стадии сверхновых). В обзоре собраны основные данные и ссылки в преддверии открытия, которое все ждут.

Выглядит как пролегомены к сценарию. Особенно из-за начала с Марко Драго, который первым увидел сигнал. Довольно захватывающее чтение, даже когда все уже знаешь :)

Очень интересная, на мой взгляд, статья по истории науки.

В данном случае "зеленый свет" - это вовсе не финансирование, как я думал, читая первый раз заголовок. Это все весьма концептуально. Авторы пишут, что до середины 50-х люди практически не занимались теорией гравволн, потому что многие разделяли взгляд Эйнштейна о том, что реально детектируемых гравитационных волн скорее всего не существует. Т.е., что в нелинейной теории плоских гравволн волн нет (для некоторых особо стоит подчеркнуть вопрос о том, несут ли гравволны энергию. Сюда же попадает обсуждение того, почему Эйнштейн ставил гравволны в одну часть уравнения, а не в другую). Понадобился именно теоретический прорыв, позволивший понять природу гравволн. И именно эт дало возможность уже обждать серьезно перспективы их регистрации с помощью приборов.

Вот-вот будут открыты слияния нейтронных звезд. Поэтому большой обзор по теме более чем уместен.

Обработаны данные первого научного прогона LIGO после апгрейда (сентябрь 2015 - январь 2016) на предмет поиска слияний с участием нейтронных звезд. Такие события могли наблюдаться с расстояния примерно 100 Мпк, что гораздо меньше расстояний до обнаруженных слияний двойных черных дыр (это связано с гораздо меньшей массой нейтронных звезд и сильной зависимостью амплитуды сигнала от масс сливающихся объектов). Сигналы не обнаружены. В общем-то, это находится в соответствии с предсказаниями (кроме самых-самых оптимистичных). Ожидается, что в следующих прогонах после очередного апгрейда сигналы все-таки будут обнаружены.

Обзор хорош тем, что дана вся необходимая вводка, связанная с ОТО. Дана на уровне формул, но с понятными сопутствующими пояснениями и иллюстрациями.

Как и было обещано, проведен более детальный анализ всплеска GW150914. Дело в том, что для оценки параметров события (и участвующих в нем тел) используются предварительно проведенные расчеты. Было посчитано около 250000 моделей слияния (для нейтронных звезд и черных дыр, с разными массами, вращением и ориентацией осей вращения). Но, разумеется, все эти модели нельзя было просчитать с максимально доступной точностью - никаких суперкомпьютеров не хватит. Теперь же, когда примерно известны параметры слившихся черных дыр, можно было с помощью очень детальных (а потому долгих) расчетов изучить соответствующую область параметров.

В результате уточнены массы сливающихся дыр, параметры их вращения и тп. Массы дыр: 35 и 30 солнечных (неопределенность слегка уменьшилась). Спины черных дыр оцениватся как <0.65 (для более тяжелой) и <0.75.

Впервые опубликована картинка (которую показывали на семинарах и конференциях, и много обсуждали), на которой видно, что с большой вероятностью оси вращения черных дыр были существенно наклонены друг в другу (и к плоскости орбиты) перед слиянием. Это довольно необычно, и заставляет задуматься об эволюции двойной до слияния. Однако авторы указывают, что неопределенность тут слишком велика (с другой стороны, это они в статье так осторожничают. В разговорах все указывают на то, что это серьезная вещь).

Для общего введения см. статью на сайте Астронет.

Также см. arxiv:1606.01262.

Обсудить в ЖЖ-сообществе ru_astroph.
Обсудить на Астрофоруме в Научной панораме.

Объявлено еще об одной регистрации слияния. Т.о., это третий хороший сигнал (в феврале было объявлено также о сигнале LVT151012. Он имеет не столь большую значимость, но в коллаборации LIGO его считают вполне надежным).

НА этот раз на расстоянии около 1.4 миллиарда св. лет слились две дыры с массами 14 и 8 солнечных. Получилась дыра с массой 21 солнечных. Масса солнца ушла в гравитационное излучение. СОбытие наблюдалось 26 декабря 2015 г. В этот раз было обработано уже почти 49 дней чистого времени одновременных наблюдений на двух детекторах LIGO.

См. также arxiv:1606.04856.

Неплохое введение и подведение итогов по первому гравитационно-волновому всплеску. Статья хорошо расписывает и суммирует, что мы узнали, благодаря первому событию. Скажем, для проверки альтернативных теорий гравитации, в которых лишь гравволны заметно отличаются от предсказаний ОТО, это дало немного, а вот для скорости гравитации и существования черных дыр - уже больше.

Мне очень понравился стиль статьи. Он и достаточно строгий, и понятный, не перегруженный сложными формулами. Для непрофильного астронома или физика - самое оно.

Недавняя регистрация гравитационных волн позволила поставить лучший предел на массу гравитона. Но кроме этого прямого предела, есть всякие косвенные, плюс есть масса разных теорий. Все это суммировано в обзоре. Включая весьма экзотические варианты.

Большой обзор (для профессионалов) по гравитационным волнам, генерируемым на стадии инфляции. Рассмотрены разные варианты: и классические, и нет. Будем надеяться, что все это не долго будет оставаться чистой теорией, но и проявится в данных.

Время собирать камни. Героические неудачники эпохи твердотельных детекторов гравволн вспоминают минувшие дни.

Твердотельные детекторы для регистрации гравитационных волн активно создавались в Италии на протяжении десятилетий. В статье кратко описаны этапы большого пути, не приведшего к результату.

Первые звезды могли быть очень массивными. ПОэтому они могли порождать черные дыры с массами до 200 солнечных. Соответственно, слияния пар таких черных дыр могут быть видны с больших расстояний как гравитационно-волновые всплески. Авторы детально рассматривают это и приходят к следующим выводам. Во-первых, после выхода на окончательную чувствительность aLIGO и adVIRGO будут видеть такие слияния примерно раз в год. А во-вторых, всплеск GW150914 с вероятностью 1% является слиянием черных дыр самого первого поколения.

Гравитационные волны низкой чатсоты ищут с помощью наблюдений миллисекундных пульсаров. В мире существует несколько таких проектов. Вместе они называются International Pulsar Timing Array. В статье представлены совместные результаты всех трех проектов. Это первый совместный релиз данных.

Пока совместный релиз не перебивает по чувствительности недавно представленный результат одного из трех членов коллаборации, но это лишь потому что в совместном анализе еще не учтены самый новые результаты наблюдений. При их учете чувствительность будет в пару раз лучше. Учитывая, что речь идет уже об астрофизически интересном диапазоне параметров, ждем второго релиза.

Наконец-то!

Вышла пачка статей, посвященных первому прямому обнаружению всплеска гравитационного излучения. Вдобавок, этот всплеск породила пара довольно массивных (25-30 и 35-40 солнечных масс) черных дыр, что позволило увидеть всплеск на большом расстоянии (свет шел к нам 1.3 миллиарда лет, что соответствует красному смещению 0.1, т.е. сейчас галактика, в которой произошло слияние, находится примерно в 420 Мпк от нас).

Всплеск зарегистрировали установки LIGO 14 сентября. Пока в статьях представлены результаты первых 16 дней наблюдений в сентябре-октябре. Так что наверняка у них есть и другие кандидаты, может более слабые (у этого-то значимость чуть больше 5 сигма).

Но через несколько месяцев, когда вместе будут работать две установки LIGO плюс VIRGO, поток открытий точно возрастет.

Вот статьи:

arxiv:1602.03868.

Ниже также вы найдете пару статей с техническим описанием.

Обсудить в ЖЖ-сообществе ru_astroph.
Обсудить на Астрофоруме в Научной панораме.

миниобзор arxiv:1602.03888 Электромагнитные явления, связанные с источниками гравитационных волн: слияния компактных объектов (Electromagnetic Counterparts of Gravitational Wave Sources : Mergers of Compact Objects)
Authors: Atish Kamble, David L. A. Kaplan
Comments: 16pages, International Journal of Modern Physics D, Volume 22, Issue 1, id. 1341011 (2013)

Авторы напоминают о своем обзоре 2013 г., который во многом не потерял актуальность. Обсуждается, что мы можем наблюдать в разных диапазонах электромагнитных волн после слияния компактных объектов.

arxiv:1602.03920 Наблюдения гравитационно-волнового всплеска GW150914 на Fermi GBM (Fermi GBM Observations of LIGO Gravitational Wave event GW150914)
Authors: V. Connaughton, et al.
Comments: 34 pages

Авторы сообщают о том, что в данных Fermi GBM обнаружен слабый гамма-всплеск в области локализации гравитационно-волнового всплеска GW150914. Совпадение по времени - 0.4 секунды.

Отмечу, что все это довольно странно. Всплеск слабый и изначально не был выделен (т.е., архивы не показывают никакого GRB150914). Кроме того, всплеск произошел "на горизонте". Велика вероятность случайного совпадения или какого-то фона-шума.

Также в Архиве появилось много других статей (1602.04156, 1602.04180, 1602.04198, 1602.04198,1602.04488, 1602.05411), посвященных follow-up наблюдениям GW150914. Искали и в оптике, и в рентгене. Ничего не видно.

Суммированы все результаты наблюдений в статье arxiv:1602.08492.

arxiv:1602.04188 Об ограничениях на скорость гравитационных волн по GW150914 (On constraining the speed of gravitational waves following GW150914)
Authors: Diego Blas et al.
Comments: 3 pages, 1 figure

С нижней стороны скорость гравволн сильно ограничена: он очень близка к скорости света, т.е. не может быть заметно ниже. Речь там идет о нескольких знаках после запятой. А вот сверху - слегка хуже.

Авторы показывают, что новые данные позволяют дать хорошее ограничение. Скорость гравволн не может более чем на 70% превосходить скорость света.

arxiv:1602.08759 Получилась ли в результате GW15091 гравазвезда? (Did GW150914 produce a rotating gravastar?)
Authors: Cecilia Chirenti, Luciano Rezzolla
Comments: Cecilia Chirenti, Luciano Rezzolla

Многие отмечали, что анализ первого гравволнового всплеска дает существенные (но не окончательные) аргументы в пользу существования черных дыр. Вот количественный анализ.

Авторы рассматривают, насколько сильно "звон" после слияния ограничевает модель гравазвезды (gravastar). Ограничивает довольно сильно. Что хорошо. Но не окончательно, что жаль.

обзор arxiv:1602.02872 Гравитационно-волновая астрономия: современное состояние (Gravitational wave astronomy: the current status)
Authors: David Blair et al.
Comments: 41 pages,

Отличный обзор, приуроченный к завялению об обнаружении гравволн. Там есть более-менее все. И про источники, и про детекторы, и про теорию, и про практику, и про историю, и про планы на будущее.

Напомню, что в моих обзорах все сортируется по темам. И найти обзоры и оригинальные статьи по гравитационно-волновой астрономии легко можно тут.

arxiv:1602.03844 Характеристики транзиентного шума в Advanced LIGO, имеющие отношение к детектированию гравитационно-волнового сигнала GW150914 (Characterization of transient noise in Advanced LIGO relevant to gravitational wave signal GW150914)
Authors: The LIGO Scientific Collaboration, the Virgo Collaboration
Comments: 35 pages

Кроме основных статей по открытию гравитационных волн, появилось несколько сопутствующих работ. Две из них вышли в разделе gr-qc Архива.

В первой из них (arxiv:1602.03844), написанной совместно командами LIGO и VIRGO, рассказывается о шумах.

Дело в том, что сигнал еле виден (пять сигма) на фоне разнообразных шумов: детектора, сейсмики и т.д. В статье все это детально анализируется и даются аргументы, демонстрирующие, что сигнал не связан с шумами.

Вторая статья (arxiv:1602.03845) посвящена калибровке LIGO.

arxiv:1602.05087 Будущие детекторы для гравитационно-волновой астрономии (The next detectors for gravitational wave astronomy)
Authors: David Blair et al.
Comments: 34 pages, Sci China-Phys Mech Astron, 58: 120405 (2015)

Большой обзор, посвященный ближайшему будущему гравитационно-волновой астрономии. Но обзор - для специалистов. См. также arxiv:1602.05021.

Выпуск 333. 01-31 января 2016

лекции arxiv:1601.04996 Лекции по общей теории относительности (Lectures on General Theory of Relativity)
Authors: Emil T. Akhmedov
Comments: 12 lectures, 102 pages, 26 figures

Хорошие лекции по ОТО. Конечно, на 100 страницах все не расскажешь. Так что надо будет или самому разбираться, или в толстые книжки лезть. Ну так важные толстые книжки в лекциях упомянуты.
В общем, очень полезный конспект курса.

arxiv:1601.05442 Оптика Усовершенствованной LIGO (The Advanced LIGO Input Optics)
Authors: Chris Mueller et al.
Comments: 17 pages

Вот уже несколько месяцев детекторы LIGO работают после серьезного апгрейда, и постоянно циркулируют слухи о том, что гравволны открыты, просто об этом пока не объявлено. Установки LIGO - это чудо инженерной мысли. Там много всего уникального, в частности - оптическая система. О ней-то и рассказывается в статье.

Статья технически-описательная: формул там раз-два - и обчелся. Так что все, кому инересно, легко смогут разобраться.

Выпуск 332. 01-31 декабря 2015

обзор arxiv:1512.05435 Электромагнитные проявления слияний нейтронных звезд в эпоху Advanced LIGO (Electromagnetic Signatures of Neutron Star Mergers in the Advanced LIGO Era)
Authors: Rodrigo Fernandez, Brian D. Metzger
Comments: 23 pages To appear in Annual Review of Nuclear and Particle Science volume 66. Non-copyedited version prepared by the authors. Comments welcome (note that we have reached our upper limit of 150 references)

Как полагается в американской статье, VIRGO в заголовке отсутствует.

Слияния нейтронных звезд, которые надеются увидеть (а может уже увидели) в самом ближайшем будущем, должны сопровождаться и всплесками электромагнитного излучения. Вопрос в том, каковы точные характеристики этих явлений. Об этом и идет речь в обзоре.

Обзор не слишком большой, с хорошими иллюстрациями, не перегружен деталями и техническими сложностями. Так что все приглашаются.

Выпуск 331. 01-30 ноября 2015

arxiv:1511.05581 Наука на космическом интерферометре eLISA. I: двойные сверхмассивные черные дыры (Science with the space-based interferometer eLISA. I: Supermassive black hole binaries)
Authors: Antoine Klein et al.
Comments: 28 pages, 13 figures, 7 tables

Авторы детально анализируют, как разные варианты дизайна проекта скажутся на научных результатах. Дело в том, что хотя проект одобрен, но пока неясно, как точно он будет выглядеть, т.к. хочется и денег съэкономить, и науку не потерять.

Основные выводы таковы (желающие могут прочесть только заключение - там все хорошо суммировано). Во-первых, хуже всего отказываться от "третьей руки". Напомню, что будет летать три аппарата на расстояниях в деястки миллионов километров друг от друга. Между ними будут бегать лазерные лучи. В идеале это шесть лучей между каждой парой аппаратов. Но можно оставить лучи только в виде "буквы Г" (точнее, это скошенная буква, вроде логотипа Лексуса). Так вот, это сильнее всего скажется на научном выходе. Можно немного уменьшить расстояние между аппаратами, но не убирать одно из плеч.

Во-вторых, надо больше вкладываться в моделирование формы импульса. Без хороших данных, основанных на детальных расчетах, искать сигналы будет очень сложно.

arxiv:1511.05994 Гравитационно-волновая космология - 29 порядков по частоте (Gravitational-wave cosmology across 29 decades in frequency)
Authors: Paul D. Lasky et al.
Comments: 10 pages, Submitted to PRX

Интересная статья. Авторы используют все имеющиеся данные, чтобы дать ограничения на параметры спектра первичных гравитационных волн. Используются наблюдения реликтового излучения, поиск гравволн по радиопульсарам, и данные с установок LIGO И VIRGO.

Статья интересная понятным обсуждением разных возможностей (как теоретических, так и наблюдательных).

обзор arxiv:1511.07869 Регистрация гравитационных волн и астрофизические исследования с помощью тайминга множества радиопульсаров (Gravitational-Wave Detection and Astrophysics with Pulsar Timing Arrays)
Authors: Sarah Burke-Spolaor
Comments: Invited review submitted to PASP. 19 pages, 10 figures

Поиск гравволн с помощью пульсарных наблюдений является архиактуальной тематикой. Работает несколько проектов в этой области. Уже ставятся интересные пределы. Поэтому большой обзор выглядит более чем уместным.

Оценки показывают, что в ближайшие лет 5 пульсарные проекты смогут увидеть шум от популяции двойных сверхмассивных черных дыр. Или же придется что-то менять в моделях эволюции этих объектов.

Выпуск 330. 01-31 октября 2015

arxiv:1510.00317 Программа апгрейда GEO 600 GEO-HF: успехи и задачи (GEO 600 and the GEO-HF upgrade program: successes and challenges)
Authors: K.L. Dooley et al.
Comments: 17 pages

Все знают вро детекторы LIGO и VIRGO. LIGO уже начали собирать данные после апгрейда. Надеемся, что и VIRGO вскоре присоединится. Но есть еще один прибор - GEO600. Он установлен в Германии. Будучи заметно меньше своих собратьев, он очень навороченный. На нем отрабатывались разные технологии. Недавно на нем был закончен апгрейд, что позволило повысить его чувствительность. Конечно, он все равно уступает LIGO и VIRGO. Тем не менее, хорошо, что он есть.

В статье описан апгрейд, параметры прибора и некоторые планы по его работе.

arxiv:1510.06059 IndIGO и LIGO-India: задачи и планы гравитационно-волновых исследований и точной метрологии в Индии (IndIGO and LIGO-India: Scope and Plans for Gravitational Wave Research and Precision Metrology in India)
Authors: C. S. Unnikrishnan
Comments: 23 pages, 7 figures, Fifth ASTROD Symposium, Raman Research Institute, Bangalore, July 2012. LIGO document P1200166. International Journal of Modern Physics D, Vol. 22 (2013) 1341010

Подробный рассказ об индийском проекте интерферометра. Туда будет перевезен один из интерферометров проекта LIGO. Основные работы должны закончиться в 2019 году. Начнутся тесты. А с 2022 г. установка должна выйти на ту же чувствительность, что другие детекторы.

Установка детектора вдалеке от США и Европы очень важна из-за особенностей детектирования гравволн. Изначально планировался перенос в Австралию, но потом пришлось переориентироваться на Индию.

Выпуск 329. 01-30 сентября 2015

arxiv:1509.07320 Необнаружение гравитационных волн от двойных черных дыр по данным пульсарных наблюдений (Gravitational waves from binary supermassive black holes missing in pulsar observations)
Authors: R. M. Shannon et al.
Comments: 27 pages, Published in Science 25 September 2015

Авторы рапортуют о поисках гравитациооных волн, испускаемых двойными сверхмассивными черными дырами. Поиск проводился по наблюдениям радиопульсаров. Дело в том, что сигнал в процессе распространения может испытывать воздействие гравитационных волн, т.к. они возмущают пространство время. Одновременное слежение за десятками миллисекундных пульсаров (они являются чрезвычайно точными естественными часами), разбросанными по всему небу, должно позволить выделить особый "шум" (отклонения во времени прихода импульсов пульсаров), возникающий из-за присутствия гравитационных волн. Это должны быть гравитационные волны очень низкой частоты. Их источниками в основном являются двойные сверхмассивные черные дыры в центрах галактик. Такие пары возникают в результате слияния крупных звездных систем друг с другом.

Итоги таковы: ничего не найдено, и это противоречит наиболее оптимистичным предсказаниям. Видимо, оптимисты неточно рассчитывали эволюцию таких пар. Т.е., мы недостаточно хорошо понимаем процессы в центральных областях галактик, а потому не можем надежно посчитать параметры двойных сверхмассивных черных дыр.

Однако важно, что наблюдатели подобрались к области параметров, чрезвычайно интересной с астрофизической точки зрения. Учитывая, что работает несколько таких проектов по пульсарному поиску гравитационных волн низкой частоты, можно в ближайшее время ожидать и положительного результата. Может быть даже раньше, чем VIRGO и LIGO заявят об обнаружении гравитационно-волновых всплесков от слияний нейтронных звезд и черных дыр звездных масс.

Выпуск 328. 01-31 августа 2015

миниобзор arxiv:1508.06643 Гравитационные волны от нейтронных звезд: обзор (Gravitational Waves from Neutron Stars: A Review)
Authors: Paul D. Lasky
Comments: 13 pages, accepted for publication in PASA as part of a special issue on Gravitational Wave Astronomy

В обзоре хорошо собраны все возможные механизмы испускания гравитационных волн нейтронными звездами (исключая собственно слияния). Обзор достаточно популярный, без зауми.

Выпуск 322. 01-28 февраля 2015

обзор arxiv:1502.05474 Пульсары и гравитация (Pulsars and Gravity)
Authors: R. N. Manchester
Comments: 55 pages, 24 figures. Accepted for publication by International Journal of Modern Physics D and in "One Hundred Years of General Relativity: from Genesis and Empirical Foundations to Gravitational Waves, Cosmology and Quantum Gravity", to be published by World Scientific Publishing Company

Прекрасный обзор, посвященный тому, как наблюдения радиопульсаров помогают тестировать теории гравитации. В основном речь идет о пульсарах в двойных, и о Pulsar Timing Arrays, которые должны позволить косвенным образом регистрировать гравитационные волны по таймингу нескольких миллисекундных пульсаров.

Выпуск 321. 01-31 января 2015

arxiv:1501.00996 Использование атомных часов для регистрации гравитационных волн (Using Atomic Clocks to Detect Gravitational Waves)
Authors: Abraham Loeb, Dan Maoz
Comments: 2 pages, 1 figure, submitted to Phys. Rev. D

Казалось бы - тривиальная идея. Неужели ее раньше не обсуждали? Точность современных атомных часов достаточно высока, чтобы, разбросав их по орбите вокруг Солнца, можно было регистрировать гравволны (которые не только сдвигают, но и влияют на ход времени). Правда, есть ощущение, что проект с часами гораздо сложнее интерферометра.

обзор arxiv:1501.02081 Всеволновая картина слияния компактных двойных (Multi-messenger picture of compact binary mergers)
Authors: S. Rosswog
Comments: invited review Int. Journal Mod. Phys. D; 43 pages; 6 figures

Довольно подробный обзор по слияниям нейтронных звезд. Упор сделан на то, что можно наблюдать любым доступным способом. Дело в том, что после слияния (сопровождающегося гамма-всплеском и всплеском гравитационно-волновго излучения) начинает происходить много всего интересного, что порождает транзиентный источник. Идут ядерные реакции.... (например, слияния нейтронных звезд могут быть основными поставщиками золота во вселенной) Все это есть во вполне доступном обзоре. Важно это, конечно же, в контексте того, что через год мы ожидаем регистрации гравволн.

обзор arxiv:1501.07274 Тестирование ОТО в современных и будучих астрофизических наблюдениях (Testing General Relativity with Present and Future Astrophysical Observations)
Authors: Emanuele Berti et al.
Comments: 186 pages, 46 figures, 5 tables, 860 references.

Большущий обзор (практически книга) по разным возможностям проверки теорий гравитации в астрофизике. Обсуждаются черные дыры и нейтронные звезды всех типов (двойные, одиночные и т.д.), а также гравитационные волны. Космология и внегалактическая астрономия (типа скоплений галактик) затрагиваются мало.

Выпуск 320. 01-31 декабря 2014

arxiv:1412.3455 Связывание тестов гравитации на разных масштабах: от режима сильного поля до космологии (Linking Tests of Gravity On All Scales: from the Strong-Field Regime to Cosmology)
Authors: Tessa Baker, et al.
Comments: 15+6 pages; 2 figures.

Авторы разрабатывают подход, позволяющий увязать вместе тесты теории гравитации на самых разных масштабах (как просто линейных, так и по величине поля). Наверное, самое сложно и интересное - это "... до космологии". Если в случае, скажем, Солнечной системы или нейтронных звезд и черных дыр, более-менее понятно, что и как проверяется, то слинковать это с космологическими данными кажется весьма нетривиальным. Тм интереснее посмотреть, как это делают авторы.

Делают они это не всегда простым (т.е., легким для понимания неспециалистами) способом. Но важно, что выделяются области параметров, где проверки еще недостаточно хороши.
(и совершенно отдельно см. предложение других авторов по изучению гравитации в случае антивещества, где тоже еще не все хорошо промеряно: arxiv:1412.3488.)

Выпуск 319. 01-30 ноября 2014

arxiv:1411.3930 1974: открытие первого двойного пульсара (1974: the discovery of the first binary pulsar)
Authors: Thibault Damour
Comments: 17 pages, no figures, submitted to Classical and Quantum Gravity for its "Milestones of General Relativity" focus issue to be published during the Centenary year of General Relativity

Описана история открытияпервого двойного радиопульсара. Эта пара из двух нейтронных звезд помогла с фантастической точность проверить ОТО и косвенного доказать существование гравитационных волн. Автор в то время был постдоком в Принстоне, и подробно рассказывает, как сообщество приняло новость.

arxiv:1411.3997 Прорыв в численном моделировании в ОТО для случая двойных черных дыр (The numerical relativity breakthrough for binary black holes)
Authors: Ulrich Sperhake
Comments: 34 pages, 5 figures; Invited article for Classical and Quantum Gravity's "Milestones of General Relativity" series; to match published version

Интересный обзор по численным подходам в ОТО на примере слияния черных дыр. Местами написано сложно, но пропуская их, все равно можно узнать немало интересного.
А уж если не пропускать .....

Автор полагает, что важный прорыв в моделировании слияния черных дыр был совершен в 2005 году (автор хорошо излагает историю вопроса, отмечая важные вехи). Посмотрим, подтвердят ли наблюдения LIGO и VIRGO эти расчеты.

arxiv:1411.4547 Усовершенствованная LIGO (Advanced LIGO)
Authors: The LIGO Scientific Collaboration
Comments: 42 pages

Довольно подробное описание параметров LIGO после окончания апгрейда. Именно в такой конфигурации установка должна обнаружить гравитационные волны от слияния компактных объектов. По чуть-чуть описаны все узлы и системы.

Установка начнет работать в 2015. Потихоньку и в процессе работы чувствительность будет возрастать, пока не выйдет на предельную в 2019 году. Тогда она будет регистрировать события и с 200 Мпк.

arxiv:1411.6068 (Status of advanced ground-based laser interferometers for gravitational-wave detection)
Authors: Katherine L Dooley et al.
Comments: 7 pages

Короткий понятный апдейт статусов основных детекторов: Advanced LIGO, Advanced VIRGO, GEO600, KAGRA. Про последний обычно забывают, а он заработает лишь чуть-чуть позже LIGO и VIRGO.

См. также arxiv:1411.6588, где подробно рассказано про GEO600.

Выпуск 317. 01-30 сентября 2014

обзор arxiv:1409.4579 Международная сеть пульсарного тайминга: гравитационно-волновая обсерватория галактического масштаба (The International Pulsar Timing Array: A Galactic Scale Gravitational Wave Observatory)
Authors: M. A. McLaughlin
Comments: 24 pages, Accepted. To be published in the Topical Collection, Hundred Years of General Relativity: GR20/Amaldi10

Хороший понятный и не маленький обзор по пульсарному таймингу с целью обнаружения гравволн низкой частоты. Такие волны должны излучаться в первую очередь парами сверхмассивных черных дыр.

В статье все понятно изложено (правда, в теорию автор не лезет). Хотя, то что не ссылается на Сажина - свинство.

Автор надеется, что к концу десятилетия они что увидят, или поставят такие жесткие пределы, что это уже само по себе будет иметь большой значение для астрофизики.

Выпуск 316. 01-31 августа 2014

arxiv:1408.3978 Advanced Virgo: интерферометрический детектор гравитационных волн второго поколения (Advanced Virgo: a 2nd generation interferometric gravitational wave detector)
Authors: The Virgo Collaboration
Comments: Submitted to Classical and Quantum Gravity. 53 pages, 29 figures

В конце 2015 года должны закончиться работы по апгрейду Virgo. В статье подробно описан детектор, что там нового, и в каком состоянии все находится сейчас.

Выпуск 315. 01-31 июля 2014

обзор arxiv:1407.3102 Массивные черынее дыры в ядрах галактик и их путь к слиянию (Massive binary black holes in galactic nuclei and their path to coalescence)
Authors: Monica Colpi
Comments: 38 pages, : Accepted for publication in Space Science Reviews. To appear in hard cover in the Space Sciences Series of ISSI "The Physics of Accretion onto Black Holes" (Springer Publisher)

Крупные галактики хотя бы раз в своей жизни сливались с другими крупными галактиками, а уж мелких они поглощали без счета. Это, как известно, приводит к тому, что в центральной части может оказаться более одной массивной черной дыры. Обычно важно взаимодействие двух дыр друг с другом. Итогом должно стать их слияние. Обзор посвящен тому, что происходит начиная со слияния галактик и до слияния черных дыр.

обзор arxiv:1407.3404 Гравитационное излучение от компактных двойных с пульсарами (Gravitational Radiation from Compact Binary Pulsars)
Authors: John Antoniadis
Comments: 21 pages, Short review based on a plenary talk given at the third Sant Cugat Forum on Astrophysics; to be published by Springer

Небольшой обзор, посвященный тому, что наблюдения пульсаров могут дать для теорий гравитации. Речь не идет о pulsar timing array и тп. Речь именно о наблюдениях пульсаров в двйоных разного типа. Чуть подробнее автор рассматривает системы с белыми карликами, а также проверку альтернативных теорий.

Выпуск 314. 01-30 июня 2014

обзор arxiv:1406.4224 Методы SPH в моделировнии компактных объектов (SPH Methods in the Modelling of Compact Objects)
Authors: S. Rosswog
Comments: Invited review submitted to Living Reviews in Computational Astrophysics; 105 pages; 21 figures

Большой подробный обзор по численному моделировании в астрофизике. Затронут довольно узкий круг очень сложных задач, связанных со слияниями компактных объектов: белых карликов, нейтронных звезд и черных дыр.

Техническая часть очень подробная, а потому тяжелая. Для специалистов крайне полезно.

Выпуск 313. 01-31 мая 2014

arxiv:1405.0292 Гелиосейсмология и астросейсмология: поиск гравитационных волн по акустическим осцилляциям (Helioseismology and Asteroseismology: Looking for Gravitational Waves in acoustic oscillations)
Authors: Ilidio Lopes, Joseph Silk
Comments: 7 pages, 1 table and 4 figures

Очень красивая идея: звезда выступает в роли гравитационно-волнового детектора.

Поиск гравитационных волн - важная задача. Для этого строят и разрабатывают сложные дорогие и установки. Но кое-что можно узнать и с помощью астрономических наблюдений. Например, наблюдая за несколькими радиопульсарами, можно также видеть гравитацинно-волновой сигнал. А можно наблюдать за звездами.

Звезды колеблются. В начале были открыты солнечные осцилляции. Затем были открыти колебания других звезд, и появилась целая наука - астросейсмология. Изучение звездных осцилляций позволяет поразительно много узнать о недрах этих объектов. Поэтому эта область астрофизики активно развивается. Запускают специализированные спутники (как CoRot) для наблюдения колебаний звезд. В основном именно для изучения их недр. Но оказывается, их можно использовать и для других целей.

Несколько лет назад начали появляться работы, в которых авторы указывали, что звезды будут "чувствовать" гравитацонные волны. В первую очередь речь идет о волнах от сливающихся сверхмассивных черных дыр в центрах далеких галактик, а также о двойных звездных системах в нашей окрестности. Гравитационные волны должны возбуждать звездные колебания (так же, как гравволны заставляют колебаться лабораторные детекторы). Затем методами астросейсмологии можно увидеть эти колебания, выделить их на фоне других осцилляций звезд. И вот впервые показано, что действительно можно надеяться использовать наблюдения звездных осцилляций для изучения гравволн.

Основным неизвестным ингредиентом является темп затухания возбужденных гравволнами звездных колебаний. Если современные оптимистические оценки верны, то высокоточные наблюдения многих звезд могут по чувствительности в некотором диапазоне частот поспорить даже с планируемым космическим интерферометром eLISA!

См. также arxiv:1405.1414.

Обсудить в ЖЖ-сообществе ru_astroph.
Обсудить на Астрофоруме в Научной панораме.

обзор arxiv:1405.4840 Численная относительность и астрофизика (Numerical Relativity and Astrophysics)
Authors: Luis Lehner, Frans Pretorius
Comments: 46 pages, 8 Figures; version of publication to appear in Annual Review of Astronomy and Astrophysics

Довольно популярный обзор по моделированию всяких процессов, где важны эффекты ОТО. В первую очередь это слияния нейтронных звезд и черных дыр.

arxiv:1405.7016 Двойные компактные объекты III: Темп регистрации гравитационно-волновых сигналов (Double Compact Objects III: Gravitational Wave Detection Rates)
Authors: M. Dominik et al.
Comments: 15 pages, 7 figures

Авторы проповдят новые расчеты темпа слияний нейтронных звезд и черных дыр для различных параметров модели. Ожидается, что LIGO И VIRGO после апгрейда будут видеть несколько событий в год. Причем самыми частыми будут слияния двух черных дыр.

Выпуск 312. 01-30 апреля 2014

arxiv:1404.1267 Пределы на гравитационные волны от отдельных двойных сверхмассивных черных дыр на круговых орбитах по данным NANOGrav (NANOGrav Limits on Gravitational Waves from Individual Supermassive Black Hole Binaries in Circular Orbits)
Authors: Z. Arzoumanian et al.
Comments: 21 pages, 9 figures. Will submit to ApJ in two weeks time.

Гравитационные волны от астрономических источников можно искать разными способами. В том числе - не прямыми. Например, следить за несколькими десятками радиопульсаров. Если где-то по дороге от пульсара к нам сигнал пройдет через гравволну, то к нам он придет "сбитым". В мире существует несколько проектов, наблюдающих радиопульсары с целью обнаружения таких сигналов. В данной статье представлены результаты американского проекта NANOGrav.

Наблюдения позволяют надеяться обнаружить присутствие гравволн с очень большой длиной волны, т.е. - с низкой частотой: наногерцы. Это соответствует парам сверхмассивных черных дыр. Точнее сказать, именно такие системы должны давать наиболее сильный сигнал на этих частотах.

Представлены данные за 5 лет наблюдений (2005-2010). К сожалению, хотя чувствительность растет, тем не менее она далеко от уровня предказанного сигнала (см. рис. 8 в статье). Соответственно - верхние пределы, которые пока особого астрономического смысла не имеют (о чем авторы честно и пишут), но тем не менее, результаты обнадеживают. Изначально было ясно, что задача сложная, и потребуются годы, чтобы выйти на нужный уровень. Так вот, ясно, что "верной дорогой идете, товарищи". И, глядишь, в течение лет 10 проекты выйдут на нужную чувствительность.

Гравитационные волны

Выпуск 306. 01-18 октября 2013

arxiv:1310.4569 Гравитационно-волновой предел, полученный по пульсарному таймингу, на эволюцию сверхмассивных черных дыр (Gravitational-wave Limits from Pulsar Timing Constrain Supermassive Black Hole Evolution)
Authors: R. M. Shannon et al.
Comments: Published in Science 18 October 2013

Пульсарный тайминг все активнее используется для поиска гравволн от сверхмассивных черных дыр. сам сигнал пока не обнаружен, но вот пределы становятся все интереснее и интереснее. Новый, описываемый в данной статей, ставит важные ограничения на сценарии эволюции сверхмассивных черных дыр, а именно, - на параметры двойных черных дыр.

Выпуск 301. 15-31 мая 2013

миниобзор arxiv:1305.5720 Гравитационная вселенная (The Gravitational Universe)
Authors: K. Danzmann, for the eLISA Consortium
Comments: 20 pages; submitted to the European Space Agency on May 24th, 2013 for the L2/L3 selection of ESA's Cosmic Vision program

Коллеги все надеются запустить космический лазерный интерферометр для поиска гравитационных волн - eLISA. Статья является частью заявки в ESA. Соответственно, материал достаточно популярный. В нем описывается, зачем нужен проект eLISA, как он планируется осуществляться и тп. Разумеется, в статье много астрофизического бэкграунда с картинками. ПОзнавательное чтение.

Выпуск 300. 01-14 мая 2013

обзор arxiv:1305.0816 Транзиентное гравитационно-волновое небо (The Transient Gravitational-Wave Sky)
Authors: Nils Andersson et al.
Comments: 33 pages, 2 figures

Большой понятный обзор по гравитационно-волновой астрономии. Упор сделан на работу LIGO, VIRGO после апгрейда (на типы источников, которые будут регистрировать, на их количество и тп.) и на одновременное обнаружение транзиентов в других диапазонах и видах излучения (гамма-всплески, нейтрино и т.д.).

Выпуск 299. 01-30 апреля 2013

обзор arxiv:1304.3473 Гравитационно-волновые тесты Общей теории относительности с помощью наземных детекторов и пульсарных сетей (Gravitational Wave Tests of General Relativity with Ground-Based Detectors and Pulsar Timing Arrays)
Authors: Nicolas Yunes, Xavier Siemens
Comments: 119 pages, 5 figures, to appear in Living Reviews in Relativity

Подробный обзор о том, как будущие наблюдения гравволн позволят проверять теории гравитации в режиме сильного поля. Разумеется, дается все необходимое теоретическое введение. В частности, рассматриваются основные альтернативные модели гравитации.

arxiv:1304.6875 Массивный пульсар в компактной релятивистской двойной (Massive Pulsar in a Compact Relativistic Binary)
Authors: John Antoniadis, et al.
Comments: . 54 pages, 18 figures, 4 tables : Science, 26 April 2013, Vol: 340, Issue: 6131

Представлены результаты наблюдений недавно открытого двойного радиопульсара. Он входит в тесную (период 2.5 часа) систему с белым карликом. Cущественно, что система довольно близкая (2.1 кпк), поэтому белый карлик виден, его спектры получены и изучены. В итоге, про систему известно многое, т.е. параметры можно измерять с хорошей точностью.

Получилось, что пульсар массивный - примерно две массы Солнца. Это не только само по себе интересно, но потенциально делает систему хорошо подходящей для проверок теорий гравитации. Большая часть статьи посвящена именно этому.

Пока пульсар наблюдали недостаточно долго, но уже можно поставить интересные ограничения на альтернативные теории гравитации. В будущем они будут все сильнее и сильнее. Кроме того, если улучшить данные по белому карлику, то тоже можно значительно повысить точность определения параметров.

Все это очень важно в контексте скорого (2015-2016 гг.) запуска детекторов LIGO и VIRGO после апгрейда. Дело в том, что разные теории гравитации предсказывают разные гравволновые сигналы. А для эффективного обнаружения сигнала важно заранее знать форму. Наблюдения нового двойного пульсара как раз позволят протестировать теории в том режиме. который важен для предсказания форм гравволнового сигнала. Так что продолжение изучения нового пульсара - вполне себе прикладная задача!

Выпуск 293. 18-31 декабря 2012

arxiv:1212.5202 Анализ трех лет наблюдений на гравитационно-волновых детекторах EXPLORER и NAUTILUS (Analysis of 3 years of data from the gravitational wave detectors EXPLORER and NAUTILUS)
Authors: ROG Collaboration
Comments: 12 pages, 12 figures

Конечно, все ждут, что после апгрейда LIGO и VIRGO откроют гравволны к столетию ОТО. Но работали (и работают) и старые добрые твердотельные детекторы. Обычно, чувствительность у них высока лишь в очень узком диапазоне чатсот. Тем не менее...

В статье представлен анализ данных за три года (2007-2010) работы двух итальянских детекторов EXPLORER и NAUTILUS. Это алюминиевые болванки, охлажденные до температуры жидкого гелия. Они имеют хорошую чувствительность в диапазоне 900-950 Гц. Конечно, ничего не найдено: есть только верхние пределы. Но они довольно интересные. Пока не заработают LIGO и VIRGO в их обновленном виде, кое для чего данные с Эксплорера и Наутилуса будут вполне нужны.

Выпуск 289. 06-31 октября 2012

arxiv:1210.7173 Сложности в анализе данных в гравитационно-волновой астрономии (Data analysis challenges in transient gravitational-wave astronomy)
Authors: Eric Chassande-Mottin, for the LIGO Scientific Collaboration, for the Virgo Collaboration
Comments: 7 pages, 5 figures, Proceedings of the ARENA'12 Conference

Очень популярно и доступно рассказано о том, как работают современные гравитационно-волновые детекторы, как происходит выделение астрофизического сигнала, откуда берутся шумы и т.д.

Выпуск 288. 21 сентября - 05 октября 2012

arxiv:1209.4524 Первая спектроскопически разрешенная орбита пары сверхмассивных черных дыр (The First Spectroscopically Resolved Sub-parsec Orbit of a Supermassive Binary Black Hole)
Authors: E. Bon et al.
Comments: 29 pages, 10 figures, accepted ApJ

Сейфертовская галактика NGC 4151 давно привлекала внимание исследователей. И, скажем, Окнянский (ГАИШ МГУ) и другие десятилетия назад обнаруживали в переменности ядра характерный период около 16 лет. Но что там творится в детялях - было неизвестно. Авторы же, использовав большой массив (20 лет наблюдений) хороших спектральных данных, показали, что есть и четко определяемый период в изменении скоростей движения. Окончательный вывод сделать трудно, но все очень похоже на то, что там есть пара сверхмассивных черных дыр, а период просто связан с их орбитальным движением. Если это в самом деле так, то система весьма и весьма интересна. Она также является перспективным источником для поиска гравитационных волн на будущих космических интерферометрах.

arxiv:1209.6533 Поиск гравитационных волн от вспираливания двойных черных дыр, слияний и "звона" по данным LIGO-Virgo за 2009-2010 гг. (Search for Gravitational Waves from Binary Black Hole Inspiral, Merger and Ringdown in LIGO-Virgo Data from 2009-2010)
Authors: The LIGO Scientific Collaboration, the Virgo Collaboration
Comments: 15 pages PDFLaTeX

Авторы приводят результаты поиска гравитационно-волнового сигнала от слияний черных дыр звездных масс (полная масса системы 25-100 масс Солнца). Такие события были бы наблюдаемы с расстояний в сотни Мпк (300 Мпк для пары дыр с массами по 20 солнечных). Ничего, увы, не увидели.

Выпуск 286. 16-31 августа 2012

arxiv:1208.3491 Поиск гравитационных волн от слияния двойных (Searching for gravitational waves from binary coalescence)
Authors: S. Babak et al.
Comments: 18 pages, 15 figures

Если когда-нибудь будут обнаружены гравволны от слияния двойных, то это будет совсем не похоже на "астрономы увидели". Это будет результатом фантастически сложной обработки данных. В статье описан один из вариантов поиска таких сигналов.

Выпуск 281. 01-15 июня 2012

обзор arxiv:1206.0331 Научные задачи Телескопа Эйнштейна (Scientific Objectives of Einstein Telescope)
Authors: B. Sathyaprakash et al.
Comments: 18 pages, 4 figures, Plenary talk given at Amaldi Meeting, July 2011. Quantum Grav. 29, 124013, 2012

Телескоп Эйнштейна - это разрабатываемый гравитационно-волновой инструмент третьего поколения. В статье описаны научные задачи. Которые надеются решить с его помощью. В основном они, конечно, касаются нейтронных звезд, черных дыр и гравитации.

Выпуск 280. 17-31 мая 2012

обзор arxiv:1205.5240 Звездная динамика и слияния с экстремальным отношением масс (Stellar dynamics and extreme-mass ratio inspirals)
Authors: Pau Amaro-Seoane
Comments: 160 pages, two columns. Invited review to Living Reviews in Relativity. Some parts profit from arXiv:astro-ph/0703495, although they have been significantly expanded and improved

Детально рассмотрена звездая динамика в самых центральных областях галактик в неосредственной близи от сверхмассивной черной дыры. Рассмотрен рост массы дыры за счет поглощения звезд, газа и компактных объектов. Начинается статья с обзора по активным ядрам галактик, что тоже довольно интересно описано.

Выпуск 279. 01-16 мая 2012

arxiv:1205.1450 Релятивистская двойная из пульсара и белого карлика PSR J1738+0333 II. Наиболее сильный тест скалярно-тензорной гравитации (The relativistic pulsar-white dwarf binary PSR J1738+0333 II. The most stringent test of scalar-tensor gravity)
Authors: Paulo C. C. Freire et al.
Comments: Accepted for publication in MNRAS. 18 pages in emulate MNRAS format, 9 figures and 1 table

Детальные измерения уменьшения орбитального периода двойного пульсара позволили установить очень жесткие пределы на параметры теорий гравитации. Стандартные предсказания ОТО прекрасно выполняются. Для других теорий параметры "загоняются в угол". Сейчас это самые сильные ограничения (в частности, лучше чем в Солнечной системе), а наблюдения продолжаются. Т.е., точность еще вырастет!

Выпуск 278. 18-30 апреля 2012

обзор arxiv:1204.3858 Слияния двойных нейтронных звезд (Binary Neutron Star Mergers)
Authors: Joshua A. Faber, Frederic A. Rasio
Comments: 82 pages, 18 figures (reproduced with permission of the original authors); to appear in Living Reviews in Relativity

Большой подробный обзор по моделированию слияний нейтронных звезд. Несмотря на сложную тему написано вполне доступно для всех астрофизиков.

Короткую заметку о совместном поиске гамма-всплесков и гравволн см. в arxiv:1204.4110.

Выпуск 275. 01-16 марта 2012

arxiv:1202.3090 Размышления о концепциях для релятивистской гравитации (Thoughts about a conceptual framework for relativistic gravity)
Authors: Bernard F. Schutz
Comments: 11 pages, Talk presented at the conference History of General Relativity 7 (HGR7), Canary Islands, 2005

Очень интересное эссе о развитии теории гравитации. Автор особенно детально обсуждает период "застоя" в 30-е-50-е гг. прошлого века (именно к этому времени относятся ехидные комментарии Фейнмана, например). Автор полагает, что причиной было отсутствие физически понятных концепций и вообще отсутствие стремления быть ближе к физике.

Выпуск 272. 19-31 января 2012

arxiv:1201.3621 eLISA: астрофизика и космология в миллигерцовом режиме (eLISA: Astrophysics and cosmology in the millihertz regime)
Authors: Pau Amaro-Seoane et al.
Comments: 81 pages, Submitted to GW Notes

Как известно, США вышли из проекта космического гравитационного интерферометра LISA (какое-то финансирование от США, видимо, будет, но не половина стоимости проекта, а много меньше). Теперь развивается европейский проект eLISA или NGO (New Gravitational wave Observatory).

В статье детально рассказывается, что это за новый проект и какие научные задачи перед ним стоят.

Обсудить в ЖЖ-сообществе ru_astroph.
Обсудить на Астрофоруме в Научной панораме.

Выпуск 268. 01-30 ноября 2011

arxiv:1111.7185 Конфигурация детекторов LCGT - японского криогенного детектора гравитационных волн (Detector configuration of LCGT - the Japanese cryogenic gravitational-wave detector)
Authors: Kentaro Somiya, for the LCGT Collaboration
Comments: 14 pages, Proceeding for the Amaldi conference, 2011. To be submitted to Classical Quantum Gravity

Началось создание японского гравитациооно-волнового детектора. Это инструмент нового поколения. Во-первых, он находится под землей (все в той же шахте Камиока). Во-вторых, он охлаждается до низких температур. Все это налагает существенные ограничения, тем не менее инструмент будет очень чувствительным. Ожидается, что слияния компактных объектов будут регистрироваться раз в 1-2 месяца.

В режиме без охлаждения детектор должен начать работать в 2015 году. В окончательной конфигурации - в 2018 году.

В некотором смысле, этот проект является прототипом детектора третьего поколения - т.н. Телескопа Эйнштейна.

Выпуск 262. 01-15 августа 2011

миниобзор arxiv:1108.1307 Гравитационные волны от тесных двойных (Gravitational waves from compact binaries)
Authors: Marc van der Sluys
Comments: 15 pages, 3 figures, 2 tables. To be published in "Evolution of compact binaries", editors: Linda Schmidtobreick, Matthias Schreiber and Claus Tappert

Хороший обзор по гравитационным волнам от тесных двойных систем. Автор постепенно вводит читателя в мир испускающих гравитационные волны двойных. Понятно, как и почему конкретные типы двойных систем представляют интерес в смысле источников гравволн. Ну а потом автор переходит к перспективам детектирования как на наземных установках (LIGO, VIGRO, GEO600), так и на космических - LISA.

миниобзор arxiv:1108.1423 Научный потенциал Телескопа Эйнштейна (Scientific Potential of Einstein Telescope)
Authors: B.Sathyaprakash et al.
Comments: 10 pages, Proceedings of the Moriond Meeting 2011 at La Thuille, Italy

Описан проект гравитационного телескопа нового поколения - т.н. Телескоп Эйнштейна. Это европейский проект, представляющий собой новый вариант лазерного интерферометра. Основная задача - наблюдение слияний компактных объектов и сверхновых. Благодаря новым техническим решениям чувствительность юудет сильно выше, чем у существующих или уже создаваемых инструментов. Соответственно, можно будет наблюдать очень далекие источники.

Выпуск 250 !!!. 01-17 февраля 2011

обзор arxiv:1102.3355 Регистрация гравитационных волн интерферометрами (на Земле и в космосе) (Gravitational Wave Detection by Interferometry (Ground and Space))
Authors: Matthew Pitkin, Stuart Reid, Sheila Rowan, Jim Hough
Comments: 80 pages, Submitted as a major update to Living Rev. Relativity 3, (2000), 3

Большой полезный обзор. Там собрано, пожалуй, все. Основы свойств гравволн и их регистрации, технические детали существующих детекторов, первые результаты их работы, особенности идущего апгрейда всех основных наземных детекторов, описание космического интерферометра LISA, и планы по новому наземному детектору-Телескопу Эйнштейна. Неактуальные для читателя отрывки можно просто пропускать без ущерба для восприятия других разделов. Must read!

Выпуск 249. 15-31 января 2011

обзор arxiv:1101.2762 Астрофизический гравитационно-волновой фон (The astrophysical gravitational wave stochastic background)
Authors: Tania Regimbau
Comments: 21 pages, to appear in Research in Astronomy & Astrophysics (RAA), vol 11 (2011) as Invited paper

Достаточно подробный обзор по различным источникам, создающим фон на гравитационно-волновом небе. Отдельно обсуждается проблема космологического фона. Обзор предназначен для специалистов.

Выпуск 246. 01-20 декабря 2010

миниобзор arxiv:1012.0912 Слияния компактных двойных: астрофизический взгляд (Compact binary mergers: an astrophysical perspective)
Authors: S. Rosswog
Comments: 22 pages, 2 figures, invited review at "Nuclei in the Cosmos" (NIC XI)

Обзор небольшой (из 22 страниц текст занимает менее половины, а список литературы - 10 страниц). Взгляд, на мой взгляд, не совсем астрофизический. Точнее, специфически астрофизический. В обзоре не рассматривается эволюция до слияния, темпы слияния и тп. Речь идет в основном о самой последней стадии, когда становятся важными эффекты ОТО, детали ядерной физики (уравнение состояния) и тп. Но при этом все написано очень понятно. Много внимания уделено динамике остатка слияния: как ведет себя диск, сколько вещества выбрасывается во внешнюю среду и т.д.

миниобзор arxiv:1012.1109 Путь к гравитационно-волновой астрономии (The road to gravitational-wave astronomy)
Authors: N. Andersson
Comments: 13 pages, To appear in the proceedings of the Erice School/Workshop on Nuclear Physics "Particle and Nuclear Astrophysics" 2010

Хороший понятный обзор по гравитационно-волновой астрономии: популярное введение, основные типы источников и уровни ожидаемого сигнала, детекторы следующего поколения.

Выпуск 245. 13-30 ноября 2010

arxiv:1011.4322 Ускорение слияния компактных объектов в тройных системах за счет резонанса Козаи (Accelerating Compact Object Mergers in Triple Systems with the Kozai Resonance: A Mechanism for "Prompt'' Type Ia Supernovae, Gamma-Ray Bursts, and Other Exotica)
Authors: Todd A. Thompson
Comments: 13 pages, submitted to ApJ

Механизм Козаи работает в самых разных астрофизических ситуациях. Он состоит в том, что при наклонных орбитах возникают вековые осцилляции, приводящие к изменению эксцентриситета. Эксцентриситет очень важен в тесных системах, где существенно излучение гравитационных волн. Эффект механизма Козаи обсуждался, например, для систем из трех сверхмассивных черных дыр в приложении к темпу слияний и возможности регистрировать сигнал на интерферометре LISA. В данной же статье автор рассматривает другую ситуацию.

Автор рассматривает иерархические тройные системы, в которых внутренняя двойная состоит из двух нейтронных звезд или двух белых карликов. Механизм Козаи приводит к существенному уменьшению времени до слияния систем. Даже широкие системы, которые без третьего тела на наклонной орбите не слились бы за Хаббловское время, с учетом эффекта Козаи будут сливаться относительно быстро.

В случае нейтронных звезд есть сомнения, что механизм будет задействован часто, т.к. сохранить тройную, в которой было два взрыва сверхновой, и под 90 процентов вещества оказалось сброшено, очень непросто. А вот для белых карликов это может работать. Результатом может стать существенно более высокий темп сверхновых Ia, чем получается без учета тройных систем и механизма Козаи.

Выпуск 244. 01-12 ноября 2010

миниобзор arxiv:1011.2062 Фундаментальная физика и космология на LISA (Fundamental physics and cosmology with LISA)
Authors: Based on the talk given at GR19. 10 pages, 2 figures
Comments: Stanislav Babak et al.

В статье описывается, какие новые данные, полезные для фундаментальной физики, будут получены на космическом лазерном интерферометре LISA. Это данные по космическим струнам, по реликтовым гравволнам, оставшимся от эпохи инфляции, проверки теории гравитации и данные по черным дырам. Последнее подразумевает, что можно будет существенно продвинуться в понимании того: а на самом ли деле это черные дыры.

Выпуск 243. 19-31 октября 2010

обзор arxiv:1010.5260 Двойные черные дыры, гравитационные волны и численная относительность (Black-hole binaries, gravitational waves, and numerical relativity)
Authors: Joan M. Centrella et al.
Comments: 53 pages, 42 figures. Review article submitted to Reviews of Modern Physics

Большой подробный обзор, посвященный теоретическим исследованиям слияний черных дыр и приложениям результатов к поиску гравволнового сигнала. Обзор, на удивление, не перегружен формулами. Легким чтением он не является, но разобраться во всем можно без особых проблем.

Выпуск 239. 19-31 августа 2010

arxiv:1008.4382 Радио перепись двойных сверхмассивных черных дыр (A Radio Census of Binary Supermassive Black Holes)
Authors: Sarah Burke-Spolaor
Comments: 11 Pages, 7 figures, accepted for publication in MNRAS

Автор использовала большой каталог радионаблюдений для поиска двойных черных дыр в активных ядрах галактик. Идея в том, что, если при сближении черных дыр есть т.н. "проблема последнего парсека", то будет обнаружено большое количество источников с расстояниями между дуррами от 0.01 до 10 пк. Ничего такого нет. Т.е., природа все-таки находит какой-то путь, чтобы быстро сблизить две дыры.

Выпуск 233. 01-19 мая 2010

arxiv:1005.0779 Гравитационные волны от сверхновых с коллапсом ядра (Gravitational Waves from Core Collapse Supernovae)
Authors: Konstantin N Yakunin et al.
Comments: 10 pages, 4 figures

Представлены детальные расчеты форм гравитационно-волнового сигнала от взрывов сверхновых. Если повезет, то advanced LIGO сможет увидеть сигнал. Тогда можно будет говорить об ограничениях на модели сверхновых по гравволновым измерениям. Например, сигнал может оказаться совсем не похожим на рассчитанные в статье. Значит, модель взрыва иная.

Выпуск 232. 22-30 апреля 2010

миниобзор arxiv:1004.3602 Обнаружение гравитационных волн, используя пульсарный тайминг (Detection of Gravitational Waves using Pulsar Timing)
Authors: R. N. Manchester
Comments: 15 pages, 7 figs. Review talk at 12th Marcel Grossman Meeting, Paris, August 2009; in press, World Scientific (Singapore)

В 1978 г. Михаилом Сажиным было предложено, что с помощью пульсарного тайминга можно обнаружить гравитационно-волновой сигнал. Сейчас несколько групп наблюдателей (и в северном, и в южном полушарии) ведут наблюдения десятков миллисекундных пульсаров, чтобы сделать это. Чувствительность реально работающих систем (их называют Pulsar Timing Array) приближается к тому, что, как считают, достаточно для регистрации сигнала. В статье дается обзор состояния дел в этой области. Заведомо до запуска космического лазерного интерферометра LISA мы будем уже довольно много знать о свойствах двойных сверхмассивных черных дыр в ядрах галактик, которые являются основным источником сигнала и для пульсарных сетей,и для LISA.

Выпуск 231. 01-21 апреля 2010

arxiv:1004.0339 Апгрейд GEO600 (The upgrade of GEO600)
Authors: Harald Luck et al.
Comments: 9 pages, Amaldi 8 conference contribution

Сейчас детектор гравитационных волн GEO600, установленный в Германии, не собирает данные, т.к. идет апгрейд оборудования. Планируется, что модернизация закончится в середине 2011 года, и тогда детектор продолжит свою работу. Работы будет много, т.к. два LIGO и VIRGO будут в свою очередь проходить апгрейд. Так что из крупных современных детекторов работать будет только GEO600.

В статье детально (но словами) описано, что и как будет усовершенствовано на GEO600. Замечу, что этот интерферометр и так был едва ли не самым высокотехнологичным среди конкурентов.

Выпуск 230. 17-31 марта 2010

arxiv:1003.3865 Общая формула для гравитационно-волновых киков черных дыр (A General Formula for Black Hole Gravitational Wave Kicks)
Authors: James R. van Meter et al.
Comments: 14 pages

При слиянии двух черных дыр образующийся объект приобретает импульс из-за асимметричного излучения гравитационных волн на стадии слияния. Это называется "гравитационно-волновой ракетой". Эффект очень важен в астрофизике, т.к. в процесе образования (слияния) галактик черные дыры в их центрах могут сливаться, а в результате получения импульса (толчка - кика) могут покидать галактики. Рассчитать такое слияние непросто. Существует ряд попыток. Но "практикам" хотелось бы иметь хорошую аппроксимирующую формулу. Эта-та формула и является предметом статьи.

Авторы сами проводят численное моделирование, а затем фитируют его результаты. Итогом является довольно громоздкая формула, которая, по утверждению авторов, является на сегодняшний день самой аккуратной.

журнал arxiv:1003.5553 Гравитационно-волновые заметки, номер 2: "Зонд для простраства-време и астрофизики: слияния с очень большим отношением масс" (Gravitational Waves Notes, Issue #2 : "A probe of spacetime and astrophysics: EMRIs")
Authors: Pau Amaro-Seoane, Bernard Schutz, Nicolas Yunes
Comments: 118 pages

Это, по сути, номер журнала. Он состоит из одной большой статьи, посвященной слияниям с большим отношением масс (это, например, поглощение сверхмассивной черной дырой звездного объекта без приливного разрушения), набора абстрактов статей, связанных с гравитационными волнами, и некоторой полезной информации (конференции и тп.).

Выпуск 229. 01-16 марта 2010

arxiv:1003.0873 Понимание "антикика" при слиянии черных дыр (Understanding the "anti-kick" in the merger of binary black holes)
Authors: Luciano Rezzolla et al.
Comments: 4 pages

Обычно при слиянии двух черных дыр получившаяся дыра приобретает дополнительную скорость - кик. Но есть и т.н. "антикик". Авторы детально рассматривают причины его возникновения.

Выпуск 227. 01-16 февраля 2010

миниобзор arxiv:1002.0895 Гравитационно-волновая астрономия: наблюдательные результаты и эффект от них (Gravitational-wave astronomy: Observational results and their impact)
Authors: Peter S. Shawhan
Comments: 16 pages, Based on invited talk at the 8th Amaldi Conference on Gravitational Waves (Columbia U, New York, June 2009); accepted by Classical and Quantum Gravity

В обзоре автор довольно подробно обсуждает различные верхние пределы, полученные в современных гравитационно-волновых экспериментах (в первую очередь - LIGO) о показывает, чем эти пределы интересны и полезны для астрофизиков.

обзор arxiv:1002.2591 Зондирование сильных гравитационных полей и черных дыр с помощью гравитационных волн (Probing strong-field gravity and black holes with gravitational waves)
Authors: Scott A. Hughes
Comments: 19 pages, 5 figures, for the Proceedings of the 19th Workshop on General Relativity and Gravitation in Japan. Content very similar to recent reviews by the author

Большой подробный (много формул) обзор по гравитационным волнам. Особое внимание уделено сигналам от сливающихся черных дыр.

Выпуск 224. 01-31 декабря 2009

обзор arxiv:0912.0384 Гравитационные волны от нейтронных звезд: обещания и вызовы (Gravitational waves from neutron stars: Promises and challenges)
Authors: N. Andersson, V. Ferrari, D.I. Jones, K.D. Kokkotas, B. Krishnan, J. Read, L. Rezzolla, B. Zink
Comments: review article for Einstein Telescope special issue in Gen Rel Grav, 39 pages, 7 figures

Большой подробный, но вполне доступный для всех, обзор по ожидаемому гравитационному излучению от нейтронных звезд (слияния, сверхновые, вращение асимметричных объектов, осцилляции и т.д.), а также по тому, что можно ожидать в ближайшие лет 10 в смысле регистрации этого излучения.

Статья выходит в специальном номере, посвященном проекту Телескопа Эйнштейна.

Выпуск 223. 16-30 ноября 2009

arxiv:0911.5711 Оценка прямой светимости для электромагнитного излучения после слияния черных дыр (Estimating the Prompt Electromagnetic Luminosity of a Black Hole Merger)
Authors: Julian H. Krolik
Comments: 14 pages. Ap J, in press

Если при слиянии сверхмассивных черных дыр вокруг достаточно много газа, то можно ожидать, что всплеска гравитационного излучения будет сопровождаться всплесков электромагнитного излучения. Есть много работ на эту тему. Задача довольно непростая. Неясно даже, можно ли ожидать, что вблизи черных дыр будет достаточно много газа. В этой статье автор детально исследует проблему и получает достаточно оптимистичные оценки для случая, когда газа достаточно, чтобы была существенная оптическая толща.

Выпуск 221. 17-31 октября 2009

arxiv:0910.5169 Как различить слияния странных звезд и слияния нейтронных звезд по гравитационно-волновым данным? (Discriminating Strange Star Mergers from Neutron Star Mergers by Gravitational-Wave Measurements)
Authors: A. Bauswein, R. Oechslin, H.-Th. Janka
Comments: 20 pages, 24 figures, 32 eps files (high resolution images can be provided upon request); submitted to Phys.Rev.D

"Если звезды зажигают....", а если есть странные звезды, то они сливаются друг с другом. Можно ли отличить слияние двух странных звезд от слияния двух номральных нейтронных звезд? Авторы используют детальное численное моделирование, и показывают, что поскольку странные звезды во-первых, самосвязанные (для удержания кваркового вещества не нужна гравитация), а во-вторых, более компактны, то гравитационно-волновые сигналы от таких слияний будут заметно отличаться от сигналов при слиянии обычных нейтронных звезд.

Остается только, чтобы LIGO и VIRGO начали наконец что-нибудь регистрировать ...

arxiv:0910.5772 Верхний предел на стохастический фон гравитационных волн космологического происхождения (An Upper Limit on the Stochastic Gravitational-Wave Background of Cosmological Origin)
Authors: The LIGO Scientific Collaboration, the Virgo Collaboration
Comments: 26 pages, Nature 460, 990 (2009)

Первые семь страниц занимает список авторов.
По результатам двух лет работы LIGO ставится предел на космологический гравитационно-волновой фон. Как показывают авторы, предел уже достаточно интересный, т.к. он позволяет выбраковывать некоторые космологические модели со струнами.

Выпуск 218. 16-31 августа 2009

обзор arxiv:0908.2243 Тесты ОТО на астрофизических масштабах (Tests of General Relativity on Astrophysical Scales)
Authors: Jean-Philippe Uzan
Comments: Invited article for the GRG special issue on lensing (P. Jetzer, Y. Mellier and V. Perlick Eds.). 28 pages, no figure

Достаточно подробный обзор посвящен обсуждению узких мест во внегалактической астрономии и космологии, которые могут быть использованы для поиска несоответствий между стандартной моделью (ОТО+лямбдаCDM) и наблюдениями. Эти узкие места позволяют тестировать ОТО и альтернативные теории. ОТО проходит, а альтернативы вязнут. По ходу дела автор дает многие необходимые формулы и описания. В заключение описывается, что еще надо проверять (из того, что потенциально проверяемо в обозримом будущем).

Выпуск 217. 01-15 августа 2009

arxiv:0908.0244 Устойчивость сигнала от миллисекундных пульсаров и перспективы регистрации гравитационных волн (Timing stability of millisecond pulsars and prospects for gravitational-wave detection )
Authors: J.P.W. Verbiest et al.
Comments: 21 pages, 5 figures, submitted to MNRAS

Еще в 1978 г. М. Сажиным была высказана идея о том, что тайминг пульсаров может помочь в регистрации гравитационных волн. В последние годы начал развиваться проект, в рамках которого должны проводится высокоточные наблюдения примерно двух десятков миллисекундных пульсаров для поиска отклонений в тайминге, которые можно было бы объяснить существованием гравитационных волн от сливающихся сверхмассивных черных дыр. Идея в том, что сигналы от пульсаров, проходя через волну, "сбиваются", и это можно заметить.

Наблюдения в рамках проекта начались, и в статье представлены первые результаты. Пока они касаются уровня шумов в тайминге. В счастью шума мало, поэтому можно надеяться, что несколько лет наблюдений дадут возможность уловить феномен, связанный с влиянием гравитационных волн на тайминг пульсаров.

Выпуск 214. 16-30 июня 2009

обзор arxiv:0906.2901 Технологии и оборудование проекта LISA (LISA technology and instrumentation)
Authors: O. Jennrich
Comments: 37 pages, 18 figures, submitted to CQG

Большой материал, посвященный техническим аспектам проекта космического лазерного интерферометра LISA. Это будет технически очень сложный проект. Многие технологии не отработаны (будут запускать прототипы). Детали - в статье.

Обсудить в ЖЖ-сообществе ru_astroph.
Обсудить на Астрофоруме в Научной панораме.

Выпуск 208. 14-31 марта 2009

обзор arxiv:0903.4877 Гравитационные волны от сливающихся компактных двойных (Gravitational waves from merging compact binaries)
Authors: Scott A. Hughes
Comments: 101 pages, 12 figures. Invited review to appear in Annual Reviews of Astronomy and Astrophysics

По объему это практически небольшая книжка. Поэтому в обзор уместилось очень много всего, что связано с излучение и регистрацией гравитационных волн от сливающихся тесных двойных систем. Вводные части читаются легко и будут доступны практически всем. Дальше начинаются формулы.

Нельзя не заметить, что Хьюз как-то игнорирует работы российских авторов, хотя во многих из рассмотренных тем ключевые результаты были получены именно ими. Но оставим это на совести автора (хоть на Ландау - Лифшица сослался :) ). С практической же точки зрения-это достаточно полный хороший обзор.

Выпуск 206. 01-13 марта 2009

обзор arxiv:0903.0338 Физика, астрофизика и космология с гравитационными волнами (Physics, Astrophysics and Cosmology with Gravitational Waves)
Authors: B.S. Sathyaprakash, B.F. Schutz
Comments: 137 pages, 16 figures, Living Rev. Relativity 12, (2009), 2

Очередной большой обзор в Living Reviews in Relativity. Статья покрывает более-менее все аспекты, связанные с астрономическими аспектами гравитационных волн. Особое внимание уделено детектированию гравволн с помощью установок разного типа, а также обработке данных.

Выпуск 202. 17-31 декабря 2008

обзор arxiv:0812.2325 Моделирование конечного состояния после слияния двух черных дыр (Modelling the final state from binary black-hole coalescences)
Authors: Luciano Rezzolla
Comments: 17 pages, CQG, special issue LISA-7

Слияния черных дыр - весьма актуальная тема. Во-первых, в связи с тем, что в картине иерархического формирования галактик они происходят достаточно часто и важны для понимания галактической эволюции. Во-вторых, потому что есть надежда регистрировать гравитационные волны от слияний. Расчеты слияний очень сложны и требуют много процессорного времени. Поэтому есть большая нужда в аналитических приближениях. Им-то в основном и посвящен обзор. Статья на удивление доступно написана, поэтому советую ее просмотреть.

Выпуск 196. 01-12 октября 2008

arxiv:0810.0283 Обзорный поиск периодических гравитационных волн по данным сенса S5 LIGO (All-sky LIGO search for periodic gravitational waves in the early S5 data)
Authors: LIGO Scientific Collaboration
Comments: 6 pages, 1 figre

Авторы приводят очередные верхние пределы, которые становятся все интереснее и интереснее. На этот раз речь идет о поиске по всему небу периодического сигнала по данным LIGO на частотах 50-1100 Гц. Для нейтронных звезд с экваториальной эллиптичностью выше одной миллионной это дает предел на расстояние 500 пк. Т.е., вплоть до этого расстояния нет быстровращающихся нейтронных звезд с таким сжатием.

Выпуск 194. 01-11 сентября 2008

обзор arxiv:0809.0695 Гравитационно-волновой сигнал от сверхновых с коллапсом ядра (The Gravitational Wave Signature of Core-Collapse Supernovae)
Authors: Christian D. Ott
Comments: Topical Review, submitted to CQG. 49 pages, 13 figures

Большой обзор по ожидаемым гравитационно-волновым сигналам от сверхновых, связанных со взрывами массивных звезд.

arxiv:0809.1280 Массивная двойная из двух черных дыр в OJ287 и тесты общей теории относительности (A massive binary black-hole system in OJ287 and a test of general relativity)
Authors: M. J. Valtonen et al.
Comments: 14 pages, 3 figures, published in Nature

Любопытный результат. В квазаре OJ287 наблюдаются периодические вспышки с периодом 12 лет (две вспышки за период). Считается, что это связано с существованием там двойной черной дыры. Ясно, что, вращаясь друг вокруг друга, черные дыры, согласно ОТО, должны излучать гравволны и сближаться. Последнюю вспышку (сентябрь 2007) удалось предсказать с точностью до дня. Если бы не было гравволн, то вспышка произошла бы на 20 дней позже.

Модель для такого поведения квазара двое из авторов обсуждаемой статьи предложили еще в 1996 году. Одна из черных дыр два раза за период пересекает аккреционный диск вокруг второй, что и приводит к вспышкам. Отмечу, что все-таки это лишь одно из возможных объяснений.

Сам источник был известен как переменная звезда еще в 19 веке, в 1968 г. он был идентифицирован как квазар, так что статистика по наблюдениям его вспышек набралась уже порядочная. Но лишь в прошлом году данных оказалось достаточно, чтобы попытаться с точностью до нескольких дней предсказать следующую вспышку (скажем, в 1996 году авторы еще не могли это сделать).

Обсудить в ЖЖ-сообществе ru_astroph.
Обсудить на Астрофоруме в Научной панораме.

обзор arxiv:0809.1602 Гравитационно-волновая астрономия (Gravitational Wave Astronomy)
Authors: Kostas D. Kokkotas
Comments: 22 pages, 2 figures

Хороший обзор, охватывающий все основные вопросы, связанные с гравитационно-волновой астрономией, кроме тех, что связаны с конкретными установками. Рассмотрены основы физики гравволн, источники, принципы регистрации.

Выпуск 192. 01-14 августа 2008

arxiv:0808.1594 Очень высокоточная VLBI-астрометрия для пульсара PSR J0437-4715 и приложения к теориям гравитации (Extremely high precision VLBI astrometry of PSR J0437-4715 and implications for theories of gravity)
Authors: A. T. Deller, J.P.W. Verbiest, S.J. Tingay, M. Bailes
Comments: 11 pages, 1 Figure, submitted to ApJL

Авторы рассказывают о точном определении (точность около 1%) параллакса до самого близкого (156 пк) миллисекундного двойного пульсара и о том, что из этого можно извлечь. А извлечь можно немало, т.к. для таких объектов есть независимые методы определения расстояния. Эти независимые методы основаны на некоторых предположениях, которые можно проверять, используя точный тригонометрический параллакс. Среди этих преположений во-первых надо отметить постоянство постоянной тяготения (ньютоновой). И авторы приводят самый жесткий предел на ее производную. Во-вторых, это неизвестные массивные планеты на задворках солнечной системы. И в третьих, гравитационно-волновой шум.

Подробнее об измерении параллаксов пульсаров с помощью VLBI см. arxiv:0808.1598. В частности, там рассказывается об измерениях с субмиллиарксекундной точностью (точно определено расстояние до пульсара на ~2.5 kpc от нас).

Выпуск 188. 10-23 июня 2008

arxiv:0806.1591 Выделение сверхмассивных черных дыр с помощью LISA (Resolving Super Massive Black Holes with LISA)
Authors: Stanislav Babak, Mark Hannam, Sascha Husa, Bernard Schutz
Comments: 4 pages, 1 figure

Космический лазерный интерферометр LISA будет регистрировать слияния сверхмассивных черных дыр. Спрашивается, можем ли мы достаточно точно определить, в какой галактике произошло слияние? Авторы показывают, что с учетом того, что мы можем рассчитать, как должен выглядеть сигнал (и от самого слияния и т.н. "звон" после него), положение можно будет определять достаточно точно. Для половины систем на z=1 положение будет определяться с точностью 3 угловые минуты, а для 20 процентов - одна угловая минута.

Выпуск 186. 16-31 мая 2008

arxiv:0805.4758 Побит предел на гравитационные волня от пульсара в Крабе по данным и замедлении (Beating the spin-down limit on gravitational wave emission from the Crab pulsar)
Authors: The LIGO Scientific Collaboration: B. Abbott, et al
Comments: 6 pages, 1 figure

По результатам нескольких месяцев наблюдений команда LIGO смогла поставить прямой (т.е. полученный по данным гравволнового детектора) предел на гравизлучение от пульсара в Крабе. И предел этот лучше косвенного предела, полученного по детальному таймингу пульсара.

С одной стороны, результат нулевой. С другой - LIGO еще раз показывает, что пределы, устанавливаемые этим экспериментом, лучше косвенных.

arxiv:0805.2384 Текущее состояние проекта CLIO (Current status of the CLIO project)
Authors: K. Yamamoto et al.
Comments: 8 pages, 9 figures, Amaldi7 proceedings, J. Phys.: Conf. Ser.

CLIO - Cryogenic Laser Interferometer Observatory. Это прототип японского проекта LCGT (Large-scale Cryogenic Gravitational Telescope). Он находится в шахте Камиока, где будет строиться и LGCT.

CLIO - небольшой проект, длина плеча всего лишь 100 метров. Соответственно, его задачи не научные, а технические. Пока прототип успешно отработал при комнатной температуре, а при работе в режиме с охлаждением выявились проблемы. Обо всем этом и ближайших планах - в статье.

Выпуск 185. 01-15 мая 2008

arxiv:0805.1420 Влияние гравитационно-волновой отдачи на динамику и рост сверхмассивных черных дыр (Effects of gravitational-wave recoil on the dynamics and growth of supermassive black holes)
Authors: Laura Blecha, Abraham Loeb
Comments: 15 pages, 15 figures

При слиянии черных дыр, получающийся объект приобретает линейный импульс. Это называют гравитационно-волновой ракетой. В последние годы эффект начали учитывать в моделях иерархического скучивания галактик. Авторов интересует поведение уже сверхмассивных черных дыр, то, как они будут двигаться, аккрецировать и тп. с учетом того, что в результате слияний они получают достаточно высокие (сотни км в сек) скорости.

При скорости отдачи 100 км/с черная дыра осядет обратно в центр галактики через миллион лет (амплитуда "бултыханий" порядка 30 пк). Чем выше скорость - тем дольше будет "болтание" и больше амплитуда. Интересно, что величина полученной скорости мало влияет на набор массы черной дырой за время "бултыхания" в галактике, т.е. до оседания в центр (другое дело, что чем выше скорость - тем дольше "болтается"). К сожалению, обнаружить черные дыры, сильно смещенные от центров галактик непросто, т.к. чем больше смещение, тем короче активная фаза квазара.

Выпуск 183. 01-20 апреля 2008

arxiv:0804.0594 Аккуратный расчет сливающихся двойных с нейтронными звездами: прямой и задержанный коллапс в черную дыру (Accurate evolutions of inspiralling neutron-star binaries: prompt and delayed collapse to black hole)
Authors: Luca Baiotti, Bruno Giacomazzo, Luciano Rezzolla
Comments: 33 pages, 29 figures, submitted to Phys. Rev. D

Авторы представляют новый детальный расчет слияния двух нейтронных звезд. Предмет особого интереса авторов ? коллапс в черную дыру. В самом деле, обычно суммарная масса двух нейтронных звезд превосходит предел устойчивости относительно коллапса в черную дыру. Коллапс может происходить сразу после слияния или же с некоторой задержкой. Задержка связана с тем, что быстрое дифференциальное вращение может какое-то время удерживать объект от схлопывания.

Расчеты такого процесса крайне сложны, и даже представляемые результаты далеки от реальной ситуации. Авторы обсуждают, каковы могут быть, например, эффекты магнитных полей, не учитываемые в данных моделях. Кроме того, пока было использовано достаточно примитивное уравнение состояния вещества нейтронных звезд.

обзор arxiv:0804.1500 Состояние и перспективы космомикрофизики в Европе (Status and Perspectives of Astroparticle Physics in Europe)
Authors: Christian Spiering
Comments: 16 pages, 20 figures. To be published in Astronomische Nachrichten

Astroparticle Physics (я буду использовать удачный перевод "космомикрофизика") завоевала статус самостоятельной дисциплины на стыке астрофизики, физики элементарных частиц (и ускорительной, и космических лучей) и космологии. Разумеется, часто невозможно (да и не нужно) точно определить является ли данная работа или проект "космомикрофизическим" или его лучше называть как-то иначе. Как бы то ни было ? Область характеризуется еще и тем, что в ней осуществляются очень дорогие проекты. Поэтому различные агентства строят долгосрочные планы. В статье дается очень интересный обзор того, что планирует в этой области Европа на ближайшие 10 лет.

Основные вопросы, которые ставят перед собой в данной программе ученые, таковы:

Что такое темная материя?

Каково время жизни протона?

Какова роль нейтрино в космологической эволюции?

Что можно узнать с помощью нейтрино о внутреннем строении Солнца, Земли, а также о физике сверхновых?

Каково происхождение космических лучей и какие астрономические источники излучают на очень высоких энергиях.

Что могут сказать гравитационные волны и бурных астрофизических феноменах и о природе гравитации?

Первым стоит вопрос о природе темной материи. Здесь основными кандидатами являются нейтралино и аксионы. Что делается? Во-первых, идут лабораторные эксперименты по прямому детектированию частиц темной материи. В этой области европейцы, пожалуй, активнее других, и планируется продолжать поиски. Во-вторых, есть возможность увидеть частицы, являющиеся продуктами распада или аннигиляции частиц темной материи, например, гамма-кванты. У европейцев сейчас летает спутник PAMELA, от которого можно ожидать интересных результатов до запуска более мощного американского AMS. Однако, похоже, что у PAMELA есть какие-то трудности. В гамма-диапазоне у европейцев есть небольшой спутник AGILE. Планируемый в ближайшие месяцы к запуску американский GLAST будет намного эффективнее. Кроме того, можно искать продукты распада с помощью наземных гамма-телескопов, и тут с H.E.S.S. и MAGIC европейцы впереди планеты всей. Европейские планы по постройке большого морского нейтринного детектора потихоньку претворяются в жизнь, но очень потихоньку (об этом см. ниже). Наконец, в третьих, кое-что могут дать ускорительные эксперименты, и здесь, конечно, все надежды на LHC.

Что касается темной энергии, то тут Европа ограничивается стандартными астрономическими проектами в области наблюдательной космологии. Самым важным, наверное, в ближайшие 10 лет будет запуск спутника Planck (октябрь 2008 года). Кроме того, планируются обзоры в различных диапазонах спектра, но это чистая астрономия, которую космомикрофизика поддерживает морально.

Следующим пунктом стоит поиск распада протона. Для обнаружения надо строить подземные детекторы типа СуперКамиоканде, только на порядок больше. Пока идет проработка нескольких подходов (можно перечислить несколько названий проектов LENA, GLACIER, MEMPHYS, LAGUNA). Планируется, что к 2010 году будет выбран проект. Однако, все еще может сильно замедлиться. Стоимость установки будет порядка полумиллиарда евро. С такими проектами европейцы любят тянуть, поскольку нужно международная кооперация, а "у всех свои проблемы". Разумеется, такой детектор будет и прекрасным нейтринным детектором.

Теперь о "ловле нейтрино за бороду". Здесь интересны не только эксперименты типа морских детекторов с объемом порядка кубического километра. Во-первых, идут попытки померить массу нейтрино в лаборатории по измерению спектра электронов при бета-распаде (эксперимент KATRINA в Германии). Во-вторых, интересны исследования двойного безнейтринного бета-распада. Они должны дать ответ на вопрос о том, являются ли нейтрино майорановскими или дираковскими. Двойной безнейтринный бета-распад возможен только, если нейтрино майорановские.

Космические лучи. Европа активнейшим образом участвует в проекте Оже. Через несколько лет начнется монтаж северной части установки в США (южная полностью готова и работает). В северной части 45 процентов принадлежит Европе. Хотя чаще говорят о космических лучах сверхвысоких энергий, однако и на меньших энергиях есть еще немало нерешенных проблем. Для их разрешения строят отдельные детекторы. Один из детекторов стоит в Германии, и он будет продолжать свою работу.

Гамма-астрономия. Европейцы не собираются останавливаться на успехах, достигнутых группами H.E.S.S. и MAGIC. Разрабатывается проект гораздо более крупной сети наземных гамма-телескопов. По всей видимости будет две сети (северная и южная) с несколько разными параметрами, оптимизированными для изучения галактических источников (юг) и внегалактических (север).

Крайне заманчиво начать регистрировать нейтрино высоких энергий. Это возможно с помощью километровых детекторов в воде или льду. Пока в Антакртиде идет монтаж IceCube, европейцы тестируют в Средиземном море несколько прототипов водных детекторов. О едином европейском детекторе пока идут переговоры. Рано или поздно он наверняка будет построен, но какая-то конкретная информация о дизайне и тп. отсутствует. Кроме того, обсуждаются проекты косвенной регистрации нейтрино очень высоких энергий по радиоизлучению. В качестве рабочего тела тут может выступать, например, Луна.

Наконец, последняя тема связана с гравитационными волнами. В Европе работают VIRGO и GEO600. Апгрейд VIRGO позволит получить прибор, который действительно сможет иметь приемлемый темп регистрации слияний нейтронных звезд и черных дыр. Планируются более крупные установки (Einstein Telescope), но ясно, что даже при оптимистическом развитии событий их сооружение не попадает в ближайшие 10 лет. Что касается космических детекторов, то тут ESA сотрудничает с NASA в деле создания LISA. Пока обсуждается дата запуска 2018 год. Но, скорее всего, она будет несколько отодвинута. В 2010 году европейцы должны запустить прототип. Если с ним все пройдет удачно, то, наверное, появится реальных график реализации большого основного проекта.

Итого. Сейчас космомикрофизика находится на этапе, когда можно успеть снять сливки. Правда, требуется строить очень дорогие и технически сложные установки на земле, под землей, под водой и в космосе. В конце статьи автор приводит сводку проектов (и суммы), которые будут реализовываться в ближайшие 10 лет. Похоже, что Европа не отстает от США, или отстает не сильно. Ну на ее второе место покушаться вроде бы и некому.

Выпуск 182. 18-31 марта 2008

миниобзор arxiv:0803.3627 Космология с черными дырами (и, возможно, белыми карликами) (Cosmological Physics with Black Holes (and Possibly White Dwarfs))
Authors: Kristen Menou, Zoltan Haiman, Bence Kocsis
Comments: 8 pages, To appear in "Jean-Pierre Lasota, X-ray binaries, accretion disks and compact stars" New Astronomy Reviews, eds. M.A. Abramowicz and O. Straub (Elsevier, 2008)

Авторы рассматривают вопрос о том, что нового мы можем узнать благодаря детектору LISA с учетом того, что можно будет точно определить из какой галактики пришел сигнал (возможно, что это можно будет сказать даже до пика всплеска). Статья прежде всего интересна объяснением некоторых возможностей и их обсуждением. В частности, можно будет ограничивать альтернативные теории гравитации, т.к. можн буде определять задержку между приходом фотонного и гравитационного сигналов. Кроме того, наблюдения на LISA дадут независимую оценку расстояния до галактик по их гравитационно-волновому сигналу, что также очень интересно.

Выпуск 181. 01-17 марта 2008 года

arxiv:0803.0003 Поярчение аккреционного диска за счет вязкой диссипации гравитационных волн при слиянии сверхмассивных черных дыр (Brightening of an Accretion Disk Due to Viscous Dissipation of Gravitational Waves During the Coalescence of Supermassive Black Holes)
Authors: Bence Kocsis, Abraham Loeb
Comments: 4 pages, 2 figures, submitted to Physical Review Letters

Красивый результат. Авторы показывают, что при слиянии двух сверхмассивных черных дыр будут интересные наблюдательные эффекты в электро-магнитном излучении.

Сверхмассивные черные дыры сливаются при слияниях галактик. Поэтому вокруг дыр не пусто - много газа. Соответственно, будет аккреционный диск. Именно в диске и будет происходить диссипация энергии гравволн. Оказывается, что хотя волны будут очень слабо "раскачивать" диск, тем не менее этого достаточно, чтобы за недели (а то и годы) до полного слияния возникал наблюдаемый сигнал. Кроме того, конечно же должен быть сигнал и от самого слияния. Интересно, что он придет к нам на несколько часов (или даже дней) позже гравитационного сигнала (пока там диск переконвертирует гравитационные волны в электро-магнитные).

Так что авторы полагают, что во-первых, можно надеяться увидеть сливающиеся черные дыры и до LISA (хотя, разумеется, LISA тут ничем не заменишь: увидеть сигнал, косвенно связанный со слиянием, совсем не тоже самое, что увидеть сам гравитационно-волновой сигнал). Во-вторых, уже после запуска LISA стоит ловить электро-магнитные сигналы, соответствующие наблюдающимся гравитационно-волновым.

arxiv:0803.0376 Поиск гравитационных волн, связанных с GRB 050915a, используя детектор Virgo (Search for gravitational waves associated with GRB 050915a using the Virgo detector)
Authors: The Virgo collaboration
Comments: 26 pages, 10 figures

Приводится верхний предел на гравитационный сигнал от гамма-всплеска GRB 050915a.

Выпуск 180. 14-29 февраля 2008 года

arxiv:0802.2023 LISACode: научный симулятор LISA (LISACode : A scientific simulator of LISA)
Authors: Antoine Petiteau et al.
Comments: 22 pages, Physical Review D 77, 023002 (2008) 11

Тренироваться надо на кошках. Или на компьютерных моделях. Поэтому при разработке крупных научных проектов разные группы занимаются роазработкой компьютерных симуляторов установки. В данном случае речь идет о космическом гравитационно-волновом детекторе LISA.

Программа позволяет рассчитывать чувствительность детектора и сигналы от источников с известными свойствами. Программа находится в свободном доступе.

Выпуск 179. 01-14 февраля 2008 года

arxiv:0802.0393 Поиск гравитационных волн в данных LIGO по триггерам от гамма-всплесков (GRB-triggered searches for gravitational waves in LIGO data)
Authors: Alexander Dietz, for the LIGO Scientific Collaboration
Comments: 5 pages, 3 figures, contributed talk, submitted to the proceedings of Gamma Ray Bursts 2007, Santa Fe, New Mexico, November 5-9 2007

Описано, как сейчас работают детекторы LIGO, а также, как в данных этих детекторов искали сигналы в моменты, определяемые наблюдениями гамма-всплесков. Ничего не найдено, но пределы уже весьма интересные. В основном речь идет о пределе на короткий всплеск GRB 070201, который проецируется на М31. Если местом всплеска и в самом деле была Туманность Андромеды, то LIGO абсолютно точно исключает, что вспышка была порожедна слиянием компактных объектов.

Выпуск 175. 14-19 декабря 2007

arxiv:0712.2460 Моделирование слияний черных дыр и нейтронных звезд с полным учетом эффектов ОТО (Fully General Relativistic Simulations of Black Hole-Neutron Star Mergers)
Authors: Zachariah B. Etienne et al.
Comments: 22 pages, 14 figures, submitted to Phys.Rev.D

Авторы представляют результаты численного моделирования слияния черной дыры и нейтронной звезды, полученные с помощью нового кода. Напомню, что такие события во-первых, совершенно точно являются мощнейшими источниками гравитационных волн (и, скорее всего, LIGO первыми увидит именно их), а во-вторых, какое-то время такие события обсуждались как источники коротких гамма-всплесков.

Результаты подтверждают, что гамма-всплеск сделать трудно, т.к. почти все вещество нейтронной звезды сразу проваливается в дыру, и лишь жалкие проценты идут на образование диска. Разумеется, авторы рассчитывают форму гравимпульса. Сравнение результатов расчетов с данными о будущих "отловленных" всплесках гравизлучения позволит дать важные ограничения на уравнение состояния нейтронных звезд.

Выпуск 172. 01-19 ноября 2007

миниобзор arxiv:0711.0188 LISA: источники и наука (LISA sources and science)
Authors: Scott A. Hughes
Comments: 8 pages, 2 figures. For the Proceedings of the 7th Edoardo Amaldi Conference on Gravitational Waves (to be published by Classical and Quantum Gravity)

Очередной небольшой обзор по источникам гравитационных волн, которые сможет увидеть космический лазерный интерферометр LISA. Основных типов источников два: это двойные сверхмассивные черные дыры и обычные черные дыры в паре со свверхмассивными. Для первых можно ожидать темпа регистрации порядка десятков в год. Для вторых - сотни в год.

Обзор, на мой взгляд, ориентирован на физиков.

Выпуск 171. 17-31 октября 2007

arxiv:0710.3330 Астрофизика из анализа данных со сферических детекторов гравитационных волн (Astrophysics from data analysis of spherical gravitational wave detectors)
Authors: C. H. Lenzi et al.
Comments: 8 pages and 3 figures

Существуют разные типы детекторов гравитационных волн. Кроме известных лазерных интерферометров есть еще и сферические детекторы. Один из них - SCHENBERG - скоро начнет свою работу. Собственно, детектор уже построен и идут тесты.

В статье авторы рассказывают, какие астрофизические результаты могут быть получены с помощью нового прибора.

Выпуск 170. 01-16 октября 2007

обзор arxiv:0710.1338 Слияние двойных черных дыр (Binary Black Hole Coalescence)
Authors: Frans Pretorius
Comments: 42 pages, 7 Figures. The "final version" of this Lecture Note will appear in the book: "Relativistic Objects in Compact Binaries: From Birth to Coalescence" Editor: Colpi et al. Pulisher: Springer Verlag, Canopus Publishing Limited

Большой обзор-лекция по слияниям черных дыр. Речь идет о теории, не о наблюдениях. Однако часть лекции будет вполне доступна неспециалистам.

Выпуск 167. 25 августа - 10 сентября 2007

arxiv:0708.3818 Поиск периодического гравитационно-волнового сигнала в данных четвертого научного этапа LIGO (All-sky search for periodic gravitational waves in LIGO S4 data)
Authors: LIGO Scientific Collaboration: B. Abbott, et al
Comments: 39 pages, 41 figures

Приведены данные обработки очередного (четвертого) отрезка научной работы гравитационно-волновой антенны LIGO. Это был достаточно короткий прогон - около месяца - в начале 2005 года. Но важно понимать, что обработка данных занимает очень большое время!

Авторы обсуждают поиски периодического сигнала. Ничего не найдено, но пределы (особенно для некоторых участков небесной сферы) становятся уже интересными.

миниобзор arxiv:0709.0608 Новая наука о гравитационных волнах (The New Science of Gravitational Waves)
Authors: Craig J. Hogan
Comments: 10 pages, LaTeX, to appear in "Frontiers of Astrophysics: A Celebration of NRAO's 50th Anniversary", eds. A.H.Bridle, J.J.Condon and G.C.Hunt

Автор рассматривает, какие возможности в исследовании вселенной откроются перед нами в ближайшие десятилетия за счет прямой регистрации гравитационных волн.

arxiv:0709.0766 Поиск нравитационных волн, связанных с 39 гамма-всплесками, по данным второго, третьего и четвертого этапов работы LIGO (Search for Gravitational Waves Associated with 39 Gamma-Ray Bursts Using Data from the Second, Third, and Fourth LIGO Runs)
Authors: LIGO Scientific Collaboration
Comments: 23 pages, 10 figures, 14 tables; to be submitted to Phys. Rev. D

По данным трех этапов научной работы LIGO поставлены верхние пределы на гравитационное излучение от 39 гамма-всплесков.

Выпуск 164. 20-31 июля 2007

обзор arxiv:0707.3319 Открытие реликтовых гравитационных волн в фоновом микроволновом излечении (Discovering Relic Gravitational Waves in Cosmic Microwave Background Radiation)
Authors: L. P. Grishchuk
Comments: 43 pages including 9 figures, based on an invited lecture at the first J.A.Wheeler School on Astrophysical Relativity, June 2006

Лекция посвящена перспективам обнаружения эффектов воздействия реликтовых (космологических) гравитационных волн на фоновое микроволновое (т.е. реликтовое) излучение). По мнению автора уже следующее поколение экспериментов (Planck и др.) сможет дать положительный результат.

Выпуск 152. 10-19 марта 2007

astro-ph/0703234 Верхний предел на фоновое гравитационное излучение (Upper limit map of a background of gravitational waves)
Authors: The LIGO Scientific Collaboration
Comments: 11 pages, 9 figures, 2 tables

Представлены результаты анализа наблюдений LIGO по гравитационно-волновому фону. Существенно, что результаты получены без предположения об изотропии фонового излучения. Т.о., удалось построить карты верхних пределов, а не просто дать одно число, характеризующее предел "по всему небу".

Выпуск 151. 01-09 марта 2007

обзор gr-qc/0703035 3+1 формализм и основы численного моделирования в ОТО (3+1 Formalism and Bases of Numerical Relativity)
Authors: Eric Gourgoulhon
Comments: Lectures given at the General Relativity Trimester held in the Institut Henri Poincare (Paris, Sept.-Dec. 2006) and at the VII Mexican School on Gravitation and Mathematical Physics (Playa del Carmen, Mexico, 26. Nov. - 2 Dec. 2006), 220 pages, 25 figures.

Фактически, это книга, посвященная очень популярной сейчас тематике - численному моделированию эффектов ОТО. Никакого "общего" интереса работа не представляет, но, по всей видимости, является полезнейшим руководством для тех, кто в самом деле этим занимается.

Выпуск 150. 15-28 февраля 2007

astro-ph/0702390 Моделирование киков при слияниии не прецессирующих черных дыр (Modeling kicks from the merger of non-precessing black-hole binaries)
Authors: John G. Baker et al.
Comments: 5 pages, 3 figures

Года три назад возродился интерес к т.н. "гравитационно-волновой ракете". Идея тут в том, что при слиянии черных дыр образующаяся дыра получает импульс (или, как говорят, "кик" - удар, толчок, kick). Связано это с несимметричным излучением гравитационных волн.

В самом начале своей статьи Бейкер и др. отмечают успехи в численном моделировании слияний черных дыр. Тем не менее, для "широкой общественности" было бы чрезвычайно удобно, если бы результаты расчетов были хорошо зааппроксимированны какой-нибудь формулой (пусть и сложной), ибо иначе независимым группам (у которых нет своих кодов) невозможно включать учета эффекта гравитационно-волновой ракеты в свои модели. А эффект важен для многих областей астрофизики. В первую очередь он существенен при расчетах роста галактик в модели иерархического скучивания.

В своей статье Бейкер и др. пытаются дать такую формулу, основываясь на своих расчетах, а также на результатах опубликованных расчетов других групп. Формула дана, и по словам аворов она аппроксимирует результаты с точность лучше 10 процентов.

gr-qc/0702133 Максимальная гравитационная отдача (Maximum gravitational recoil)
Authors: Manuela Campanelli, Carlos O. Lousto, Yosef Zlochower, David Merritt
Comments: 4 pages, 4 figs, revtex4

Напомню, что при слиянии двух черных дыр образующаяся дыра получает дополнительную скорость из-за несимметричного излучения гравитационных волн на последних стадиях слияния. Типичные скорости получаются порядка 100 км/с. Скорость зависит от отношения масс черных дыр, от ориентации их осей вращения и от скорости вращения. Провести точный расчет нелегко из-за трудности задачи, поэтому многие детали распределения скоростей остаются неизвестными.

Авторы данной статьи исследовали, какой может быть максимальная скорость, приобретенная черной дырой за счет эффекта гравитационно-волновой ракеты. Согласно их расчетам максимальная скорость может достигать 4000 км/с!

Выпуск 149. 01-14 февраля 2007

gr-qc/0702039 Верхние пределы на гравитационно-волновое излучение для 78 пульсаров (Upper limits on gravitational wave emission from 78 radio pulsars)
Authors: The LIGO Scientific Collaboration: B. Abbott, et al, M. Kramer, A. G. Lyne
Comments: 21 pages

LIGO продолжает сбор данных. Команда регулярно выдает верхние пределы на гравитационно-волновое излучение от радиопульсаров (обо всем этом, кстати, можно почитать во втором номере "Вокруг Света"). Растет число исследованных пульсаров, и пределы становятся все лучше и лучше. Самый жесткий на сегодняшний день дает параметр экваториальной эллиптичности уже на уровне 10^-6 (об определении этого параметра см., например, gr-qc/0508096, стр. 2 уравнение 2). Это уже на уровне ожидаемого. Т.е., по всей видимости, недалек тот день, когда появится и сигнал. LIGO или VIRGO первым его поймают - увидим.

Выпуск 145. 11-30 ноября 2006

astro-ph/0611522 Слияние черных дыр и нейтронных звезд с полным учетом эффектов ОТО (Merger of black hole-neutron star binaries in full general relativity)
Authors: Masaru Shibata, Koji Uryu
Comments: 14 pages. To appear in a special issue of Classical and Quantum Gravity: New Frontiers in Numerical Relativity

Представлены результаты новых численных расчетов слияний систем, состоящих из нейтронных звезд и черных дыр. Важно, что авторы находят новые аргументы в пользу того, что такие системы могут порождать короткие гамма-всплески.

Выпуск 140. 01-15 сентября 2006

миниобзор gr-qc/0609028 Короткий обзор источников и задач для LISA (A brief survey of LISA sources and science)
Authors: Scott A. Hughes
Comments: 8 pages, 2 figures, for the Proceedings of the Sixth International LISA Symposium

LISA - это космический проект, предназначенный для детектирования гравитационных волн. Изюминка состоит в том, что инструмент сможет работать на достаточно низких чатсотах. Одними из основных источников в этом диапазоне являются массивные двойные с черными дырами. В статье дается обзор основных задач, стоящих перед LISA, а также описываются ожидаемые результаты.

Выпуск 139. 01-31 августа 2006

astro-ph/0608606 Поиск стохастического гравитационно-волнового фона на LIGO (Searching for a Stochastic Background of Gravitational Waves with LIGO)
Authors: LIGO Scientific Collaboration
Comments: 46 pages, 16 figures

Гравитационно-волновой интерферометр LIGO уже пару лет работает в режиме научных наблюдений. Создатели установки постоянно повышают чувствительность, однако пока она все равно недостаточна для обнаружения слияния компактных объектов. Поэтому из данных извлекают ту информацию, которую можно извлечь. В частности, речь идет о верхних пределах и уровне фона.

Выпуск 134. 12-21 апреля 2006

astro-ph/0604288 Парксовская пульсарная временная решетка (The Parkes Pulsar Timing Array)
Authors: R N Manchester
Comments: 10 pages, in press ChJAA

Конечно, хочется зарегистрировать гравитационные волны как можно непосредственнее. Для этого и строят лазерные интерферометры и твердотельные установки. Однако наблюдения радиопульсаров позволяют получать данные о гравитационных волнах пусть и не столь непосредственным, зато более дешевым путем. Все хорошо знают о том, что двойные радиопульсары испытывают изменения орбит за счет излучения гравитационных волн. Есть и другие эффекты, связанные с наблюдением этих объектов, позволяющие получать информацию о гравитационных волнах.

Важным достоинством миллисекундных радиопульсаров является поразительная устойчивость их периодов. Она сравнима с лучшими земными атомными часами. По сути, наблюдения нескольких таких пульсаров могут дать стандарт частоты превосходящий атомные! Эту особенность можно использовать для косвенного наблюдения гарвитационных волн.

Гравитационные волны влияют на наблюдаемые периоды пульсаров. Именно на наблюдаемые, т.к. речь идет об эффекте, связанным с прохождением волны через нас. Из-за прохождения волны период пульсара будет казаться нам то короче, то длиннее. Идея такого обнаружения гравитационных волн была впервые высказана М.В. Сажиным в 1978 г. Исследуя один объект можно дать верхний предел на фон гравитационных волн (вокруг нас) в определенном диапазоне частот. Причем, пульсарные данные чувствительны к очень большим периодам - порядка времени наблюдения, т.е. несколько лет (соответственно, частоты гравволн исчисляются в данном случае наногерцами). Наблюдения за несколькими пульсарами позволяет (точнее может позволить) зарегистрировать этот гравитационно-волновой фон.

Собственно, "пульсарная временная решетка" (Pulsar Timing Array) это не новый прибор. Сами пульсары и образуют "решетку" или "сеть". Наблюдения же планируется проводить на уже хорошо известном 64-метровом радиотелескопе. Хотя, электронная начинка и программное обеспечение должны быть доработаны, чтобы выйти на необходимую чувствительность. Такая необходимость была продемонстрирована в течение первого года наблюдений.

О проекте также можно почитать здесь.

Выпуск 133. 01-11 апреля 2006

astro-ph/0604042 Компактная сверхмассивная двойная черная дыра (A Compact Supermassive Binary Black Hole System)
Authors: C. Rodriguez et al.
Comments: 34 pages, 7 figures, Accepted to The Astrophysical Journal

Открыта система из двух сверхмассивных черных дыр. Это не первая такая система, и я уже рассказывал о них ранее, даже не раз. Однако новая система выделяется своей компактностью. Расстояние между дырами всего 7.3 парсека!

К сожалению, ждать слияния пришлось бы достаточно долго. Если дыры будут терять угловой момент только за счет гравитационного излучения, то до слияния целых 10¹⁸ лет. В центрах галактик можно придумать несколько способов, как сократить это время (например, система может сближаться из-за динамического трения, или же система будет выкидывать звезды, уменьшая тем самым орбитальный момент).

Важно, что эта двойная может быть первой ласточкой среди двойных черных дыр с расстоянием между компонентами порядка нескольких парсек и меньше. Такие системы важны для планирующегося космического интерферометра LISA.

Выпуск 128. 13-20 февраля 2006

обзор astro-ph/0602234 Неустойчивости вращающихся компактных звезд: краткий обзор (Instabilities of rotating compact stars: a brief overview)
Authors: L. Villain
Comments: 19 pages, Proceeding of Cargese School "Astrophysical fluid dynamics" (May 2005) organized by B. Dubrulle and M. Rieutord in honour of J.-P. Zahn and S. Bonazzola

Подробный, понятный и интересный обзор, посвященный неустойчивостям в нейтронных звездах и родственных им объектах. Такие неустойчивости будут приводить к генерации гравитационных волн. Отсюда термин "гравитационно-волновая астросейсмология". Правда, регистрация таких колебаний - дело будущего.

Выпуск 119. 29 октября - 11 ноября 2005

astro-ph/0511068 Гравитационное излучение от новорожденных магнитаров (Gravitational Radiation from Newborn Magnetars)
Authors: Luigi Stella et al.
Comments: 5 pages, Accepted for publication on ApJ Letters

Я уже писал недавно о работе, связанной с гравитационным излучением магнитаров. Вот еще одна. Здесь речь идет не о фоне, а об излучении от скопления в Деве. В самом деле, там темп рождения магнитаров должен быть достаточно высок, а авторы показывают, что при начальном поле порядка 10^16.5 Гс гравитационно-волновй сигнал будет достаточно силен, чтобы источник удалось увидеть модернизированной версией LIGO. Наличие сигнала связано с тем, что мощное магнитное поле деформирует нейтронную звезду, и она становится источником гравитационных волн (звезда будет несимметрична относительно оси вращения из-за магнитной деформации, соотвественно возникнет прецессия). Оценки показывают, что темп рождения магнитаров в скоплении в Деве должен быть порядка штуки в год. Т.о., если предположение о быстром начальном вращении магнитаров и о том, что при рождении их поле достигает 10^16.5 Гс, верно, то модернизированная установка LIGO будет видеть один всплеск в год, что немало. Отмечу, однако, что избытка гамма всплесков магнитаров от этого скоплени галактик мы не видим.

Выпуск 116. 11 сентября - 30 сентября 2005

astro-ph/0509880 Гравитационно-волновой фон от магнитаров (Gravitational Wave Background from Magnetars)
Authors: Tania Regimbau, Jos Antonio de Freitas Pacheco
Comments: accepted for publication in A&A 17 pages, 7 figures

Ранее эти авторы уже проводили расчеты гравитационно-волнового фона, связанного с одиночными нейтронными звездами. Дело в том, что поскольку нейтронные звезды слегка несимметричны, они излучают гравитационные волны. Излучают слабо, но звезд таких во вселенной много. Поэтому суммарный сигнал получается заметным, и он может быть задетектирован как фон. В этой работе авторы уделяют особое внимание магнитарам. Причина в том, что сильные магнитные поля могут приводить к дополнительной деформации нейтронной звезды, а такая звезда будет сильнее излучать. В прошлых работах этот факт игнорировался, а здесь учтен.

Авторы полагают, что фон от магнитаров может в будущем мешать регистрации космологических гравитационных волн.

От себя добавим, что фон может приходить существенно неравномерно от разных участков неба, т.к. магнитары должны быть сильно сконцентрированы в галактиках с высоким темпом звездообразования. Может быть этот факт как-то поможет вычесть магнитарный фон.

physics/0509201 Гравитационные волны: новые наблюдения для новой астрономии (Gravitational Waves: new observatories for new astronomy)
Authors: Louis J. Rubbo et al.
Comments: See related hands-on activity at physics/0503198. Accepted to The Physics Teacher

Популярный обзор, посвященный гравитационным волнам, их детекторам и источникам.

Выпуск 110. 15-30 июня 2005

gr-qc/0506058 Ожидаемый темп слияний двойных нейтронных звезд (Expected Coalescence Rate of Double Neutron Stars for Ground Based Interferometers)
Authors: T. Regimbau et al.
Comments: talk given at the GWDAW9 (Annecy, 2004) to be published in CQG

Приводятся очередные оценки темпа слияния двойных нейтронных звезд. Расчитаны частоты наблюдений таких событий наземными детекторами (LIGO, VIRGO). В своих начальных конфигурациях, согласно авторам, интерферометры не смогут увидеть слияния (темп составляет примерно раз в 125-150 лет), зато после "доводки" детекторы смогут регистрировать по нескольку слияний в год.

Заметим, что эти оценки менее оптимистичны, чем, скажем, расчеты Липунова и др.

Выпуск 108. 20-31 мая 2005

astro-ph/0505545 Гравитационно-волновая астрометрия для быстровращающихся нейтронных звезд и определение расстояний до них (Gravitational Wave Astrometry for Rapidly Rotating Neutron Stars and Estimation of Their Distances)
Authors: Naoki Seto
Comments: 6 pages, 1 figure, to appear in PRD

Автор показывает, что регистрация гравитационных волн от быстровращающихся нейтронных звезд может позволить получить независимую оценку расстояния до них с точностью порядка 10 процентов.

Выпуск 107. 11-19 мая 2005

gr-qc/0505076 Поиск гравитационных волн от известных пульсаров (Searching for gravitational waves from known pulsars)
Authors: Matthew Pitkin, for the LIGO Scientific Collaboration
Comments: Accepted by CQG for the proceeding of GWDAW9, 7 pages, 2 figures

А вот здесь есть только верхние пределы. Команда LIGO представляет новые ограничения на поток гравитационных волн от 28 известных пульсаров.

Выпуск 105. 21-30 апреля 2005

astro-ph/0504458 Регистрация стохастического фона гравитационных волн, используя тайминг пульсаров (Detecting the stochastic gravitational wave background using pulsar timing)
Authors: Fredrick A. Jenet, George B. Hobbs, K.J. Lee, Richard N. Manchester
Comments: 8 pages, Accepted by ApJ Letters

Как известно, радиопульсары можно использовать в качестве независимых стандартов точного времени. Кроме того, их можно использовать и как независимые детекторы гравитационных волн! Идея эта не новая (ее обсуждали и в СССР, например Михаил Васильевич Сажин, на него авторы аккуратно ссылаются). Тем не менее, сейчас перспектива регистрации фона гравитационных волн выглядит гораздо реалистичнее чем 30 лет назад.

Выпуск 103. 01-10 апреля 2005

обзор gr-qc/0504018 Реликтовые гравитационные волны и космология (Relic Gravitational Waves and Cosmology)
Authors: L. P. Grishchuk
Comments: 31 pages including 8 figures; expanded version of a talk at the international conference eldovich-90', Moscow, December 2004; http://hea.iki.rssi.ru/Z-90

Статья представляет собой расширенную версию доклада, прочитанного Леонидом Петровичем в декабре прошлого года в Москве. Кроме собственно обзора по гравитационным волнам в космологии в работе есть и мемориальная часть, посвященная Я.Б. Зельдовичу.

Выпуск 101. 11-20 марта 2005

astro-ph/0503287 Гравитационное излучение аккрецирующего миллисекундного пульсара с магнитноудерживаемой горой (Gravitational Radiation from an Accreting Millisecond Pulsar with a Magnetically Confined Mountain)
Authors: A. Melatos, D. J. B. Payne
Comments: 19 pages, 4 figures, accepted for publication in The Astrophysical Journal

В качестве источника гравитационных волн рассмотрена нейтронная звезда "в интересном положении".

При мощной аккреции на нейтронные звезды вещество существенно изменяет структуру магнитного поля. Поле "зарывается" за счет выпавшего вещества. Формируется некоторый "пояс" на магнитном экваторе (вещество выпадает в основном на магнитные полюса). В свою очередь магнитное поле препятствует проникновению части вещества в область магнитного экватора. Т.о. образуется куча (гора) вещества. Т.к. магнитные полюса вовсе не обязаны совпадать с "географическими" полюсами (т.е. магнитная ось не совпадает с осью вращения), то звезда приобретает квадрупольный момент, а, следовательно, будет излучать гравитационные волны.

С одной стороны, авторы показывают, что их более совершенаня оценка дает амплитуду гравитационных волн выше, чем предсказывалось ранее. С другой стороны, величина все равно слишком мала, чтобы можно было рассчитывать на регистрацию современными версиями LIGO и VIRGO.

Выпуск 100. 01-10 марта 2005

astro-ph/0503046 Моделирование популяции одиночных нейтронных звезд, эволюционирующих с излучением гравитационных волн (Simulation of a population of isolated neutron stars evolving through the emission of gravitational waves)
Authors: C. Palomba
Comments: 31 pages, 17 figures; accepted in MNRAS

Еще один пример интересного популяционного синтеза одиночных нейтронных звезд.

Если нейтронные звезды обладают эллиптичностью, то они будут источниками гравитационных волн. Более того, если существует подкласс нейтронных звезд с маленьким магнитным полем и заметной асимметрией формы, то их эволюция будет определяться излучением гравволн. Именно таким объектам и посвящена статья.

Подчеркнем, существование такого подкласса компактных объектов является гипотезой. По всей видимости ввод в строй детектора гравитационных волн VIRGO позволит или открыть их, или наложить существенные ограничения на их количество или параметры.

Выпуск 99. 15-28 февраля 2005

gr-qc/0501068 Поиск гравитационных волн, связанных с гамма-всплеском GRB030329, используя детекторы LIGO (A Search for Gravitational Waves Associated with the Gamma Ray Burst GRB030329 Using the LIGO Detectors)
Authors: The LIGO Scientific Collaboration
Comments: 18 pages, 9 figures and 3 tables

Гамма-всплеск, наблюдавшийся 29 марта 2003 года (GRB030329), был очень ярким. Поэтому в принципе можно было надеяться на регистрацию гравитационно-волнового сигнала. Команда LIGO провела анализ отклика детектора в момент прихода гамма-всплеска. Разумеется, результат нулевой (иначе об этом писали бы все новостные ленты мира). Однако важно, что качество таких верхних пределов растет. Значит, может быть доживем и до реальной регистрации сигнала.

Выпуск 96. 01-16 января 2005

обзор gr-qc/0501041 Основы теории гравитационных волн (The basics of gravitational wave theory)
Authors: Eanna E. Flanagan, Scott A. Hughes
Comments: 47 pages, 3 figures. For special issue of New Journal of Physics, "Spacetime 100 Years Later", edited by Richard Price and Jorge Pullin

Развернутое введение в теорию гравитационных волн.

2005 год - год физики. Связано это в первую очередь со столетием специальной теории относительности. В связи с этим ожидается много конференций и сборников. Так что у всех желающих будет много возможностей почитать про гравитацию, пространство-время & Co.

Выпуск 95. 22-31 декабря 2004

astro-ph/0412277 Фон стохастических гравитационных волн от космологических сверхновых (Stochastic Gravitational Wave Background from Cosmological Supernovae)
Authors: A.Buonanno et al.
Comments: 4 pages, 5 figures

Интересно, как некоторые результаты могут не меняться десятилетиями. Одна из первых известных нам работ, в которой был рассчитан гравитационно-волновой фон от сверхновых, была сделана в 1987 году. Сверхновые во всей Вселенной вспыхивают несколько раз в секунду (от одного до нескольких десятков раз). Каждая сверхновая дает импульс гравитационных волн. Разброс оценок его мощности гораздо больше. Соответственно, на частотах ниже 1 Гц эти импульсы гарантированно сливаются в непрерывный фон, который превышает остальные астрофизические и космологические гравитационно-волновые шумы до частоты 0.01 Гц. Так было двадцать лет назад. Сейчас обе неопределенности уменьшились, но все равно "оценки имеют неопределенность в несколько порядков величины" и по прежнему "можно надеяться на их регистрацию наземными интерферометрами".

astro-ph/0412647 Может ли гравитация засечь цунами? (May Gravity detect Tsunami ?)
Authors: D.Fargion
Comments: 6 pages

Название статьи отчасти провокационно. Автор рассматривает вопрос о том, могут ли гравитационно-волновые детекторы быть использованы для срочного оповещения о крупных землетрясениях и цунами. Кроме того рассмотрено изменение параметров вращения Земли после крупных катастроф.

Выпуск 90. 25-31 октября 2004

обзор hep-th/0410222 Гравитационное излучение от космических струн: вспышки, стохастический Фон и окна наблюдений (Gravitational radiation from cosmic (super)strings: bursts, stochastic background, and observational windows)
Authors: Thibault Damour and Alexander Vilenkin
Comments: 16 pages, 6 figures

Космические струны (не путать с микроскопическими суперструнами) являются объектами очень малой толщины, космической (или, скорее, космологической протяженности) и существенной массы. Космические струны движутся или колеблются (замкнутые струны) с линейными скоростями, близкими к световым. При этом они излучают гравитационные волны, высокочастотная часть спектра которых будет попадать в диапазон чувствительности наземных (LIGO/VIRGO) и космических (LISA) детекторов. (Гладкие участки струн излучают низкочастотные волны, высокочастотное излучение дают каспы - перегибы и складки замкнутых струн.) Кроме этого фон гравитационных волн может быть обнаружен по долговременным наблюдениям тайминга пульсаров.

Другим источником низкочастотных гравитационных волн могут быть молодые и плотные скопления звезд. Этому посвящен миниобзор Симона Портегис Зварта astro-ph/0410531.

Выпуск 89. 18-25 октября 2004

gr-qc/0410057 Экспериментальные указания существования гравитационных вспышек (Experimental signatures of gravitational wave bursters)
Authors: Florian Dubath et al.
Comments: 4 pages, 2 figs

В заметке идет речь о новом типе источников гравитационных волн, которые время от времени испускают достаточно короткие импульсы гравитационных волн. Подобными свойствами могут обладать источники мягких повторных гамма-всплесков (мягкие гамма-репиторы =SGR), которые, как сегодня предполагают, являются магнетарами - нейтронными звездами со сверхсильными полями. Мощность гравитационных вспышек может различаться также сильно, как и мощность гамма-вспышек этих объектов: распределение мощности вспышек имеет степенной вид dN ~ E^-1.6dE, а распределение моментов вспышек заметно отличается от случайного (некоррелированного). Кроме этого в статье рассмотрены вопросы регистрации подобных вспышек на современных гравитационных детекторах.

Выпуск 87. 01-10 октября 2004

gr-qc/0410007 Пределы на гравитационное излучение от избранных пульсаров по данным LIGO (Limits on gravitational wave emission from selected pulsars using LIGO data)
Authors: The LIGO Scientific Collaboration: B. Abbott, et al, and M. Kramer and A.G. Lyne
Comments: 6 pages, 2 figures

Короткая, но важная заметка.

LIGO работает (все еще не постоянно и не на планировавшейся чувствительности). Пока ставятся верхние пределы, но даже это большой шаг вперед.

Для коротких сетов измерений, которые пока проводятся на интерферометре, наилучщими объектами исследования оказываются известные радиопульсары, для которых с очень высокой точностью известно как положение на небе, так и скорость их вращения (т.е. частота ожидаемого сингала).

Для 26 одиночных радиопульсаров получены хорошие верхние пределы на поток гравитационных волн. Почти для всех они равны нескольким единицам на 10^-24 (амплитуда гравитационной волны измеряется безразмерных единицах - относительном изменении расстояния между свободными телами при ее прохождении). Для четырех ближайших пульсаров эти пределы уже существенно ограничивают фантазии теоретиков относительно возможной несферичности этих объектов - она не может превышать ~5x10^-6.

Выпуск 84. 01-12 сентября 2004

gr-qc/0409010 Шум LISA от захватов центральной черной дырой (Confusion Noise from LISA Capture Sources)
Authors: Leor Barack and Curt Cutler
Comments: 26 pages, 23 figures

Центральные черные дыры галактики захватывают звезды и компактные объекты (в основном белые карлики). Гравитационное излучение этих процессов попадает в диапазон чувствительности космического лазерного интерферометра LISA (миллигерцы). Амплитуда указанных сигналов достаточно велика, чтобы они были зарегистрированы. Однако, основная часть указанных сигналов не будет разрешена на индивидуальные захваты, т.е. останется шумом. А любой шум вреден для наблюдений. Можно ли будет зарегистрировать что-то еще на фоне указанного шума? Ответ да.

Выпуск 83. 01-31 августа 2004

astro-ph/0408492 Как черные дыры приобретают кик: итоги слияния черных дыр (How black holes get their kicks: Radiation recoil in binary black hole mergers)
Authors: Scott A. Hughes, Marc Favata, Daniel E. Holz
Comments: 6 pages, 3 figure

В статье (еще раз) описывается эффект "гравитационной ракеты": на каждом орбитальном обороте на круговой орбите двойная система испускает гравитационные волне несимметрично из-за того, что компоненты системы постепенно сближаются. Этот эффект очень слаб, кроме того кик, приобретенный на одном обороте, компенсируется в начале следующего. Данная картина нарушается на последнем обороте. В результате, двойные черные дыры после слияния приобретают вполне заметную пространственную скорость, причем ее величина не зависит от массы системы и может достигать десятков или даже сотен километров в секунду (но никогда не может превысить 500 км/с).

gr-qc/0408091 Геофизические исследования с помощью лазерного детектора гравитационных волны (Geophysical studies with laser-beam detectors of gravitational waves)
Authors: L.P.Grishchuk et al.
Comments: 29 pages, 8 figures

Каждое плечо лазерного гравитационного детектора состоит из двух зеркал разнесенных на расстояние порядка километра. Колебания и перемещения земной коры на таком расстоянии намного превосходят эффект, вызываемый гравитационными волнами. К счастью колебания земной коры происходят на более низких частотах и системе шумоподавления, встроенной в подвеску зеркал, удается отстроиться от геофизических колебаний. Однако после этого в системе шумоподавления оказывается информация о колебаниях поверхности. Таким образом, гравитационная антенна может использоваться не только по своему прямому назначению, но и как высокоточный и высокочувствительный геофизический прибор.

Выпуск 77. 01-12 мая 2004

обзор gr-qc/0404128 Фазировка гравитационных волн от сближающихся двойных систем с эллиптическими орбитами (Phasing of gravitational waves from inspiralling eccentric binaries)
Authors: T.Damour et al.
Comments: 49 pages, 6 figures

Сливающиеся нейтронные звезды (или черные дыры) наиболее понятный и ожидаемый источник гравитационных волн в диапазоне наземных (типа LIGO) и космических (LISA) гравитационных антенн. Обычно предполагают, что эксцентриситет орбиты у таких систем равен нулю. Это вполне обоснованно - по мере сближения компонент системы эксцентриситет ее орбиты быстро убывает. Для сливающихся звезд на строго круговых орбитах рассчитаны многочисленные шаблоны деформаций антенн, вызываемых гравитационным сигналом.

Однако, если эксцентриситет орбиты системы оказывается недостаточно мал, ситуация резко ухудшается. Для описания подобной системы требуются еще два дополнительных параметра, а число шаблонов, с которыми надо сравнивать принимаемый сигнал, возрастает на порядки.

В данной работе получено аналитическое описание формы волнового сигнала от сливающихся двойных звезд с некруговой орбитой. К сожалению качество приведенных в препринте рисунков не позволяет их хорошо рассмотреть.

Выпуск 68. 01-07 февраля 2004

обзор gr-qc/0402007 О проверке теорий гравитации в сильном поле по наблюдениям двойных радиопульсаров (Binary-pulsar tests of strong-field gravity and gravitational radiation damping)
Authors: Gilles Esposito-Farese
Comments: 20 pages, LaTeX 2e, 7 postscript figures, contribution to 10th Marce Grossmann Meeting, 20-26 July 2003, Rio de Janeiro, Brazil

Дается обзор ограничений, накладываемых наблюдениями двойных радиопульсаров, на различные теории гравитации. Интересно, что сейчас самое сильное ограничение дает не тейлоровский пульсар, а пульсар в паре с белым карликом. Однако, ясно, что в самом недалеком будущем самое сильное ограничение будет давать система радиопульсар+радиопульсар, ставшая супероткрытием прошлого года.

Выпуск 67. 26-31 января 2004

astro-ph/0401563 Гравитационное излучение при коллапсе вращающегося ядра: эффекты магнитных полей и реалистичных уравнений состояния (Gravitational Radiation from Rotational Core Collapse: Effects of Magnetic Fields and Realistic Equation of States)
Authors: Kei Kotake et al.
Comments: 25 pages, 6 figures, accepted for publication in PRD

Взрывы сверхновых являются одними из возможных источников гравитационных волн. Правда, при этих взрывах не такая уж большая доля энергии уходит в виде граввсплека, но тем не менее. Современные детекторы могли бы "почувствовать" сверхновую в нашей Галактике. Однако, читатель может помнить, что для гравдетекторов очень важно заранее знать форму сигнала (хотя бы приблизительно), тогда его гораздо легче выделить на фоне шумов.

Расчет реалистичных форм сигналов очень сложен, т.к. сложны процессы, протекающие при взрыве. В этой работе авторы пытаются в сложной численной модели учесть эффекты магнитных полей и уравнения состояния вещества взрывающегося ядра.

gr-qc/0312028 Увеличение числа детектируемых гравитационно-волновых сигналов за счет гравитационного линзирования (Increase of the Number of Detectable Gravitational Waves Signals due to Gravitational Lensing)
Authors: M. Arnaud-Varvella, M.-C. Angonin, Ph. Tourrenc
Comments: 34 pages, Accepted for publication in General Relativity and Gravitation

Очень важно наконец зарегистрировать гравитационно-волновые сигналы! Однако дело это очень сложное. Поэтому люди обсуждают разные (самые экзотичные) идеи о том, как число наблюдаемых сигналов можно увеличить. Забавная мысль состоит в возможности увеличения числа детектируемых всплесков за счет линзирования. В этой статье авторы тщательно исследовали этот вопрос в применении к наземным и космическим интерферометрам. К сожалению, выводы пессимистические: никакого серьезного увеличения числа всплесков не получается. Если вас интересуют технические детали и всякие подробности - пожалуйста, изучайте статью.

Выпуск 60. 01-15 ноября 2003

astro-ph/0311054 Определение массы гравитона по наблюдениям тесных двойных белых карликов с LISA (Graviton Mass from Close White Dwarf Binaries Detectable with LISA)
Authors: Asantha Cooray, Naoki Seto (Caltech)
Comments: 7 pages, 4 figures

Идея достаточно проста: если гравитоны имеют массу, то между оптической и гравитационно-волновой кривыми блеска тесных двойных систем, состоящих из белых карликов, будет наблюдаться определенный фазовый сдвиг. Оптические наблюдения должны будут проводиться на крупных наземных телескопах, а гравитационные волны предполагается регистрировать на космическом лазерном интерферометре LISA (предполагаемый срок его запуска - 2017 г.).

При длительных (1-5 лет) наблюдениях подобных систем сдвиг фазы оптического и гравитационного сигнала может быть измерен с высокой точностью (до 10^-2-10^-3 радиан). Для двойной системы в центре Галактики (на расстоянии примерно 8 кпк) это позволит измерить массу гравитона, если она превышает ~10^-23 эВ.

Выпуск 59. 19-31 октября 2003

миниобзор astro-ph/0310800 Галактические двойные как источники гравитационных волн (Galactic Binaries as Sources of Gravitational Waves)
Authors: G. Nelemans
Comments: Invited talk to appear in "The Astrophysics of Gravitational Wave Sources" (Maryland, April 2003), AIP in press, J. Centrella (ed)

Двойные системы являются одними из наиболее очевидных кандидатов в источники гравитационных волн (см. также обзор в УФН на русском языке. Ссылка на список обзоров в левой колонке). Автор рассматривает в основном низкочастотное излучение, которое сможет регистрировать космический интерферометр LISA (список ссылок на страницы миссий также в левой колонке). Обсуждается возможность обнаружения источников LISA в электромагнитном диапазоне, а также приложения к эволюции двойных систем.

Выпуск 51. 21-31 июля 2003

astro-ph/0307444 Увидит ли LIGO RIGO (Will LIGO see RIGO's? - Radion-induced graviton oscillations in the two-brane world)
Authors: Andrei O. Barvinsky et al.
Comments: 5 pages. Talk given by A. Rathke at SUGRA 20 Conference, Northeastern University, Boston, March 17-20 2003

Как известно, в последнее время все большую и большую популярность среди теоретиков приобретает концепция "мира на бране" (см. например, обзор Рубакова в УФН). Хочется найти (или предсказать, если речь идет о теоретиках) хоть какое-то наблюдательное проявление этой "истинной структуры" мира. Авторы рассматривают возможность регистрации такого "следа" с помощью гравитационно-волновых детекторов.

astro-ph/0307390 Миллигерцовый лазерный интерферометр сможет определить положения сливающихся нейтронных звезд с минутной точностью за неделю до их слияния и образования черной дыры (Deci hertz Laser Interferometer can determine the position of the Coalescing Binary Neutron Stars within an arc minute a week before the final merging event to Black Hole)
Authors: Ryuichi Takahashi and Takashi Nakamura
Comments: 8 pages, 4 figures, submitted to ApJL

Редкий случай, когда название (правда длинное) практически полностью объясняет суть статьи. Остается добавить, что речь идет о проектируемом космическом лазерном детекторе гравитационных волн LISA, который, возможно, заработает в 2020 году (или даже раньше). Эта антенна сможет регистрировать слияния двойных нейтронных звезд и черных дыр с расстояний до 300 Мпк. Теория предсказывает, что можно ожидать от одного до нескольких подобных событий в год.

Если предупредить астрономов за неделю, на указанную точку неба будут наведены всевозможные инструменты.

Выпуск 50. 8-18 июля 2003

astro-ph/0307279 Возможный класс близких гамма-всплесков и источников гравволн (Possible Class of Nearby Gamma-Ray Burst / Gravitational Wave Sources)
Authors: Jay P. Norris
Comments: Invited talk at "The Astrophysics of Gravitational Wave Sources" Workshop; April 24-26, 2003, U. Maryland; 10 pages, 5 figures

Более-менее все уверены, что гамма-всплески - это мощные взрывы на космологических расстояниях. Также все готовы согласиться, что известные гамма-всплески могут не представлять однородной выборки. По-крайней мере четко выделяются два класса всплесков: кототкие и мягкие (по спектру) и длинныеи жесткие. Довольно часто разные авторы пытаются выделить другие классы и/или подклассы.

В этой статье автор выделяет класс источников, которые характеризуются небольшим количеством широких импульсов (напомним, что всплеск может состоять из одного пика, из нескольких пиков или же быть очень сильно изрезанным).

Кривые блеска самых разных всплесков можно посмотреть здесь:
http://www.batse.msfc.nasa.gov/batse/grb/lightcurve/

Изучение кривой Log[N]-Log[Fp] для этих источников показывает, что они должны быть достаточно близкой популяцией. Автор предлагает их связь со сверхновыми типа Ib/c. Безусловно, это пока лишь гипотеза.

Выпуск 49. 01-07 июля 2003

astro-ph/0307089 Регистрация гравитационных волн с помощью микролинзирования? (Gravitational Wave detection through microlensing?)
Authors: R. Ragazzoni, G. Valente, E. Marchetti
Comments: 12 pages, 7 figures, to appear in Mon. Not. R. Astron. Soc

В статье обсуждаются тонкие гравитационные эффекты, возникающие при прохождении линзированных лучей (или лучей, которые испытают линзирование) вблизи двойной системы, которая, естественно, является источников гравитационных волн.

Авторы показывают, что, если луч проходит достаточно близко от двойной, то могут возникать потенциально наблюдаемые эффекты. Правда, вероятность этоочень мала (лучу надо пройти очень близко, а звезды, как известно, разбросаны довольно редко). Единственной хорошей возможность является линзирование на третьем компоненте кратной системы.

Выпуск 48. 23-30 июня 2003

миниобзор astro-ph/0306466 Сильные магнитные поля в нейтронных звездах и излучение гравитационных волн (Effects of Strong Magnetic Fields in Neutron Star and Gravitational Wave Emission)
Authors: G.F.Marranghello
Comments: 15 pages, ICIMAF Workshop

Название не вполне соответствует содержанию данного обзора. Магнитным полям в нем уделена достаточно небольшая часть, поскольку кроме этого автор рассматривает вопросы существования массивных нейтронных звезд (с массами ~2.0-2.2M_o), существование странных звезд, фазовые переходы при которых нейтронная звезда частично превращается в странную (гибридную) и излучение гравитационных волн при таких переходах.

astro-ph/0306430 Гравитационное излучение от осесимметричного коллапса вращающихся ядер (Gravitational Radiation from Axisymmetric Rotational Core Collapse)
Authors: K.Kotake, S.Yamada, K.Sato
Comments: 16 pages, PRD accepted

Идея о том, что коллапсирующее ядро сверхновой должно излучать гравитационные волны, впервые была высказана очень, очень давно. Однако на первое место среди ожидаемых источников гравитационных волн эти объекты так и не вышли. Для существенного излучения гравитационных волн необходимо, чтобы форма коллапсирующего ядра отличалась от осесимметричной, в противном случае излучение может оказаться очень незначительным.

Данная серия расчетов трудоемка технически, но не является чем-то уникальным, подобные расчеты ведут еще несколько групп в мире. Особенности данных расчетов - сам коллапс и уравнение состояния ядра учитывали эффекты ОТО, а гравитационное излучение считалось по ньютоновской (квадрупольной) формуле. В результате получилось, что пик излучения близок к границе чувствительности интерферометров TAMA и первой очереди LIGO при удалении объекта 10 кпк (т.е. для сверхновой в нашей Галактике).

Профили гравитационных импульсов от двух различных моделей сверхновых

Выпуск 47. 16-21 июня 2003

gr-qc/0306082 Эффективный метод поиска звона черных дыр (An Effective Search Method for Gravitational Ringing of Black Holes)
Authors: Hiroyuki Nakano et al.
Comments: 17 pages, 9 figures. Submitted to Phys. Rev. D

Если как-то возмутить форму черной дыры (такое происходит при падении на черную дыру или близком пролете массивного тела, при слиянии двух черных дыр и т.п.), то черная дыра будет стремиться в равновесному состоянию, а "избавиться от возмущений" она сможет единственным доступным ей способом - с помощью испускания гравитационных волн. Возмущение распадается на ряд фундаментальных мод - собственных колебаний черной дыры. Подобное излучение от черной дыры называется "звоном". Амплитуда таких колебаний может быть достаточно велика для регистрации на лазерных интерферометрах. Причем обнаружение подобного гравитационного излучения будет прямым доказательством существования черных дыр.

Авторами данной статьи построено семейство шаблонов - теоретических профилей сигналов - для эффективного поиска "звона" черных дыр.

Выпуск 44. 17-23 мая 2003

hep-th/0305181 Проверка существования Мира Бран с помощью двойного пульсара (Testing braneworlds with the binary pulsar)
Authors: Ruth Durrer and Philippe Kocian
Comments: 4 pages no figures

Сегодня у физиков-теоретиков большой интерес вызывают теории в которых наше пространство-время имеет число размерностей большее четырех. Для введения дополнительных измерений есть целый ряд теоретических предпосылок. Одна из таких теорий предполагает, что существует только одно дополнительное замкнутое измерение. В такой модели наш Мир расположен на 4-мерной гиперповерхности (бране), причем все обычные частицы и взаимодействия привязаны к бране и только гравитация распространяется во всем пространстве. [Скорее всего данная теория не имеет отношения к физической реальности, но из-за наличия только одного дополнительного измерения ее очень удобно исследовать.]

Авторы данной статьи рассмотрели вопрос излучения гравитационных волн двойной системой в бранной модели. В ней также удается получить квадрупольную формулу, подобную выведенной Эйнштейном для ОТО, но из-за наличия в 5-мерном мире дополнительной степени свободы в этой формуле возникают некоторые изменения. Различия в излучаемом потоке гравитационных волн оказываются заметными и, для наиболее хорошо изученного двойного пульсара PSR 1913+16, составляют около 20%. Поток гравитационного излучения от данного пульсара (по эволюции его орбиты) измерен сегодня с точностью примерно 0.5%, т.е. наблюдения двойного пульсара позволяют закрыть целый класс теорий.

Выпуск 43. 12-16 мая 2003

gr-qc/0305051 Изменения в программе гравитационно-волновых исследований (Update on gravitational-wave research)
Author: L. P. Grishchuk
Comments: 18 pages including 8 figures. Invited contribution to be published in the first volume of "Astrophysics Update" (Praxis-Springer, 2003), see the website http://www.springer.de

Построенные и налаживаемые сейчас наземные лазерные детекторы гравитационных волн приближаются к запланированному уровню чувствительности. Теперь за ближайшие 1-2 года (непрерывной) работы они смогут зафиксировать редкое, но мощное событие - сближение и слияние двух черных дыр звездной массы в одной из близких галактик.

Более вероятно, что придется подождать несколько лет до запуска следующего поколения детекторов, чувствительность которых позволит регистрировать астрофизические источники гравитационных волн при самых осторожных предположения об мощности и частоте таких событий. А еще в этих дополнениях вы найдете информацию о реликтовых гравитационных волнах (в свете данных WMAP) и об их связи с инфляцией.

Выпуск 40. 20-25 апреля 2003

astro-ph/0304393 Гравитационно-волновой фон космологических компактных двойных (The Gravitational Wave Background from Cosmological Compact Binaries)
Authors: Alison J. Farmer and E. Sterl Phinney (Caltech)
Comments: 19 pages, 17 figures, submitted to MNRAS

Если бы Вселенная была бесконечна, однородна (т.е. в любом ее месте было бы столько же галактик и звезд, как и возле нас) и не расширялась, то куда бы мы ни направили свой взор, он в конце концов уперся бы в какую-нибудь звезду. То есть все небо светилось бы также ярко, как Солнце. Однако подобного свечения не наблюдается. Это противоречие было названо парадоксом Ольбертса.

На самом деле Вселенная имеет конечный возраст, и звездами заполнена только какая-то ее часть, кроме того она расширяется, чем дальше от нас галактика, тем быстрее она удаляется от нас (согласно закону Хаббла) и из-за эффекта Допплера ее светит (это выглядит как фоновое излучение), но гораздо слабее, чем поверхность звезды. Однако мы находится не в произвольной точке Вселенной, а внутри одной из галактик (в Млечном Пути), которая также светится. Для нас ее свечение также будет выглядеть фоновым излучением (если мы смотрим с не слишком высоким угловым разрешением). Интересным оказывается вопрос о том какой их этих двух фонов будет выше - Галактический или внегалактический? Все эти рассуждения полностью приложимы как к источникам электромагнитного излучения, так и к гравитационным волнам.

Ответ на последний вопрос мог быть получен только с помощью конкретной модели эволюции двойных звезд (т.к. основными источниками гравитационных волн в галактиках являются двойные звезды). Впервые это было сделано в 1987 году Липуновым, Постновым и Прохоровым. Тогда получилось, что внегалактический гравитационно-волновой фон в 10 раз слабее фона Галактики. Но там использовалась неточная модель звездообразования - согласно результатам данной работы внегалактический фон еще в 3 раза слабее.

Подробнее про гавитационно-волновой фон небы вы можете прочитать здесь.