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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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

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.

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.

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.

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.

^{(Архив Гравитационные волны:} v.2, 2004, v.1, 2002-2003)