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.

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.

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

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.

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.

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).

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.

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.

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.

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.

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.

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: