Учёные в ближайшие годы планируют запустить в космос две важные орбитальные обсерватории: детектор гравитационных волн LISA и рентгеновский телескоп Athena. Теперь эксперты заявляют, что два этих масштабных проекта крайне важно запустить одновременно, так как это сулит настоящий прорыв в изучении чёрных дыр.
Подробности изложены в научной статье, опубликованной в журнале Nature Astronomy.
Напомним, что LISA ("Лиза") – космический гравитационный телескоп, запуск которого запланирован на 2034 год. Старт рентгеновской обсерватории Athena ("Афина") должен состояться в 2031 году.
Впрочем, когда речь идёт о строительстве научных установок нового поколения, сроки часто оказываются весьма расплывчатыми. Достаточно вспомнить, что инфракрасный телескоп "Джемс Уэбб" изначально планировалось отправить на орбиту ещё в 2007 году. Предполагаемая дата старта переносилась более десяти раз, и сейчас запуск намечен на 2021 год.
Люди так часто недооценивают затраты времени, необходимые для достижения цели, что в когнитивной психологии этому феномену даже дали специальное название: ошибка планирования. Эта особенность нашего мышления проявляется даже в самых незначительных вещах: дописать текст, прочесть учебник, похудеть. И уж, конечно, ошибки планирования неизбежны, когда речь идёт о создании новой уникальной техники и инженеры не знают заранее, с какими именно трудностями им предстоит столкнуться.
Так что в наступившем 2020 году довольно трудно утверждать, когда именно стартуют "Лиза" и "Афина". Однако авторы нового исследования уверены: ради блага науки две эти прекрасные дамы должны отправиться в орбитальный вояж с минимальным отрывом друг от друга.
Дело в том, что два инструмента смогут отследить процессы, которые пока ещё никогда напрямую не наблюдались: столкновения сверхмассивных чёрных дыр между собой и поглощение ими чёрных дыр звёздной массы и нейтронных звёзд.
"Перспектива одновременного наблюдения за этими событиями – это неизведанная территория, которая может породить огромные успехи. Это обещает стать революцией в наших знаниях о сверхмассивных чёрных дырах и [процессе] их роста в галактиках", – объясняет первый автор статьи Шон МакГи (Sean McGee) из Бирмингемского университета в Великобритании.
Поясним, что действующие детекторы гравитационных волн не способны уловить сигнал от этих событий, поскольку он для них слишком низкочастотный. Но это должно быть по силам "Лизе". Аналогично, сегодняшние рентгеновские телескопы не могут разглядеть излучение, порождаемое в этих катаклизмах: оно не такое уж яркое. Но с этим справится сверхчувствительная "Афина".
Кроме того, наблюдение одного события двумя принципиально разными способами обеспечит астрономам разностороннюю информацию о его природе.
По расчётам авторов, за время активности миссий (около четырёх лет) в поле их зрения попадут до десяти слияний чёрных дыр с массами от ста тысяч до десяти миллионов солнц. Впрочем, это предварительные оценки. Никому не известно в точности, насколько мощный гравитационный и рентгеновский сигнал генерируют подобные катастрофы. Поэтому возможно, что телескопы увидят намного больше столкновений "космических монстров". Впрочем, не исключено и обратное.
Однако, даже если со сверхмассивными чёрными дырами миссиям не повезёт, для их дуэта в любом случае останется весьма перспективная ниша. Речь идёт о столкновениях чёрных дыр звёздной массы.
Сегодня детекторы гравитационных волн фиксируют подобные события несколько раз в месяц. Предполагается, что при этом возникает и мгновенная рентгеновская вспышка. Но последнего никто и никогда не видел.
Дело в том, что астрономы просто не знают, куда смотреть (а у чувствительных рентгеновских телескопов поле зрения очень узкое). На наводку от действующих гравитационных детекторов рассчитывать не приходится. Эти инструменты улавливают лишь короткие волны, которые генерируются практически в момент столкновения.
Система просто не успевает обработать сигнал в реальном времени. Ведь гравитационный детектор подаёт сигнал о событии, когда волна от столкновения уже достигла Земли. А вместе с ней пронеслись мимо нашей планеты и рентгеновские фотоны, которые движутся с той же световой скоростью. Это означает, что наводить на вспышку телескоп уже поздно: она погасла. Астрономы, так сказать, опоздали к празднику.
LISA может в корне изменить эту ситуацию. Этот инструмент будет улавливать более длинные волны. Они генерируются, когда чёрные дыры только сближаются, готовясь столкнуться. У "Афины" будет достаточно времени, чтобы навестись на нужную точку до момента слияния и зафиксировать рентгеновский всплеск в "час X".
К слову, ранее "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) писали о том, что LISA также может помочь в поиске экзопланет.
