Гибель массивной вращающейся звезды может привести к сотрясению космического пространства из-за гравитационных волн, что можно зарегистрировать приборами на Земле. Это явление предсказали ученые Центра вычислительной астрофизики (CCA) Института Флэтайрон в Нью-Йорке, Колумбийского университета и Тель-Авивского университета, которые опубликовали результаты исследования в журнале The Astrophysical Journal Letters.
Известно, что гравитационный коллапс быстро вращающихся звезд, масса которых превышает солнечную в 15-20 раз, приводит к появлению вращающейся черной дыры. Такая черная дыра окружена гигантским диском остаточного материала, который быстро закручивается по спирали и падает на горизонт событий. Процесс поглощения, который длится всего несколько минут, настолько масштабен, что искажает пространство-время вокруг себя, создавая гравитационные волны.
Чтобы изучить это явление, астрофизики прибегли к новым моделям, которые учитывали такие факторы, как магнитные поля и скорость охлаждения материала вокруг коллапсирующей звезды (коллапсара). Расчеты показали, что гравитационные волны от таких событий можно обнаружить на расстоянии около 50 миллионов световых лет с помощью Лазерной интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории (LIGO).
Ранее считалось, что коллапс массивный звезды порождает букет разнообразных гравитационных волн, и этот слабый и неупорядоченный сигнал теряется на фоне гравитационно-волнового шума Вселенной. Напротив, гравитационные волны от слияния нейтронных звезд или черных дыр очень четкий, поскольку оба объекта перед столкновением вращаются вокруг друг друга на тесной орбите и согласованно искажают пространство-время вокруг себя.
Предполагается, что LIGO, а также будущие детекторы, такие как Cosmic Explorer и Einstein Telescope, могли бы фиксировать десятки таких событий ежегодно. Однако, чтобы понять, какие именно сигналы нужно искать, потребуется предварительное моделирование, охватывающее широкий диапазон звезд с различными массами и скоростями вращения.
Одной из альтернативных стратегий является поиск относительно близких к Земле коллапсаров, которые могут быть видны как сверхновые или гамма-всплески, и последующий поиск в базах данных замеченных одновременно с этим гравитационно-волновых сигналов, пришедших из той же области неба.
Подобные сигналы представляют ценность для астрономов, поскольку они позволят больше узнать о внутренней структуре коллапсирующей звезды, ее превращении в черную дыру, а также о свойствах самих черных дыр.
