Астрофизик проанализировал 2,1 млрд пар квазаров и в семь раз повысил точность измерений гравитационных волн

Астрофизик Джереми Дарлинг из Университета Колорадо в Боулдере представил новый метод изучения фоновых гравитационных волн. Его исследование использует данные космического телескопа Gaia и устанавливает рекордные ограничения на низкочастотные искажения, вызванные слияниями чёрных дыр.

В основе работы лежит анализ каталога Quaia, включающего 1,1 млн квазаров. Дарлинг применил два подхода: классический метод векторных гармоник и новаторский анализ парных движений по кривой Хеллингса-Даунса. Последний, основанный на 2,1 млрд пар квазаров, минимизировал систематические ошибки Gaia, такие как дипольные искажения из-за движения Солнечной системы. Это позволило впервые отделить «шум» телескопа от потенциальных сигналов гравитационных волн.

Главным достижением исследования стало уточнение границ, в которых могут «скрываться» низкочастотные гравитационные волны. Новый метод позволил снизить максимально возможный уровень их энергии в семь раз по сравнению с предыдущими оценками. Для сравнения: проекты вроде NANOGrav, изучающие высокочастотные волны с помощью пульсаров, фиксируют сигналы в тысячи раз слабее. Однако «перевести» эти данные на низкие частоты, характерные для слияний чёрных дыр, пока не удаётся. Подход Дарлинга впервые делает такой шаг возможным — следующее обновление данных Gaia может закрыть этот пробел.

Учёный также проверил надёжность подхода, изучив взаимосвязи движений квазаров в разных направлениях. Отсутствие ложных корреляций подтвердило: наблюдаемые эффекты не связаны с погрешностями Gaia, а гравитационные волны остаются их главным объяснением.

Хотя текущие данные (3 года наблюдений) недостаточны для фиксации фона от слияний чёрных дыр, ожидаемое обновление каталога Gaia в 2026 году с 5,5 годами измерений повысит чувствительность в десятки раз. Комбинация с пульсарными данными может раскрыть трёхмерную структуру волн, проверив альтернативные теории гравитации и эволюцию галактик.

 Источник: The Astrophysical Journal Letters