Гравитационни вълни Айнщайн – 218 потвърдени сигнала след 2015 г.

Гравитационните вълни на Айнщайн вече не са единичен рекорд, а редовен източник на данни: каталогът на LIGO, Virgo и KAGRA съдържа 218 потвърдени сигнала от сливания на компактни обекти (LIGO Scientific Collaboration). Най-важното е, че новите сигнали позволяват проверка на теории за черните дупки, които до 2015 г. оставаха без директен тест (Център за гравитационни вълни, ICRR, Токийски университет, Американско физическо общество (APS)).

Колко сигнала има в каталога за гравитационните вълни

Каталогът GWTC-4.0 добавя 128 нови кандидати с вероятност за астрофизичен произход над 50% и така удвоява размера си (LIGO Scientific Collaboration). Подробно са анализирани 86 от тях. Общият брой потвърдени случаи в каталога става 218, а новите кандидати идват от първата част на четвъртия наблюдателен цикъл, от май 2023 г. до януари 2024 г. (LIGO Scientific Collaboration).

Четвъртият цикъл приключи на 18 ноември 2025 г. (LIGO Scientific Collaboration). Детекторите отчетоха около 250 кандидати в реално време, а допълнителни 173 сигнала от по-късните две части още се анализират.

Ако всичките 173 предварителни сигнала се потвърдят, каталогът би нараснал с около 79% (по наше изчисление по данни на LIGO (LIGO Scientific Collaboration)). Част от кандидатите обаче може да отпаднат при пълния анализ, затова това е горна граница, а не прогноза (LIGO Scientific Collaboration).

Какво показа GW250114 за теоремата на Хокинг

На 14 януари 2025 г. двата детектора на LIGO записаха сигнал от сливане на две черни дупки с маси около 34 и 32 слънчеви (Център за гравитационни вълни, ICRR, Токийски университет). Съотношението сигнал към шум достигна около 80, което го прави най-ясния записан сигнал досега.

Яснотата позволи точен тест на теоремата на Хокинг от 1971 г., според която площта на хоризонта на черна дупка не може да намалява (Американско физическо общество (APS)). Крайната черна дупка има по-голяма площ от сбора на двете начални, в съгласие с теорията (Център за гравитационни вълни, ICRR, Токийски университет). Подобно сливане е засечено и през 2015 г., но тогавашният по-слаб сигнал ограничаваше анализа. Детекторите са около четири пъти по-чувствителни от тогава.

Екипът измери честоти и затихване на няколко трептящи режима в „звъненето“ на крайния обект и не откри значимо отклонение от модела на Кер (Център за гравитационни вълни, ICRR, Токийски университет). Това е проверка на общата теория на относителността в силно гравитационно поле, а резултатът е в нейна полза. По наша оценка обаче това е тест, а не окончателно доказателство. Статията е публикувана в Physical Review Letters (Американско физическо общество (APS)).

Защо сливането GW231123 е важно

Колаборацията обяви на 14 юли 2025 г. най-масивното сливане на двоична система от черни дупки, засичано чрез гравитационни вълни (Център за гравитационни вълни, ICRR, Токийски университет). Двата обекта са били с маси около 100 и 140 слънчеви, а крайната дупка е с около 225 слънчеви. Спиновете им са между 80% и 90% от теоретичния максимум.

Масите на двата обекта най-вероятно попадат в интервала от 60 до 130 слънчеви маси, който е труден за достигане при обикновената звездна еволюция (Център за гравитационни вълни, ICRR, Токийски университет). Една от възможните причини е серия от по-ранни сливания на по-малки черни дупки, която обяснява и голямата маса, и бързото въртене. Сигналът е твърде кратък, за да се потвърдят следите от такъв път, например опъната орбита. Затова въпросът остава отворен.

Какво знаем и какво не

Фактите са ясни: има над двеста потвърдени сигнала, а двата силни случая не противоречат на Айнщайн (LIGO Scientific Collaboration, Център за гравитационни вълни, ICRR, Токийски университет). Оценката е наша: каталогът вече не е колекция от куриози, а статистическа извадка, в която аномалиите като GW231123 могат да се сравняват с типичните случаи.

Неизвестно остава как точно се образуват обекти в „забранения“ интервал на масите (Център за гравитационни вълни, ICRR, Токийски университет). Неизвестно е и колко от 173-те предварителни сигнала ще влязат в следващия каталог (LIGO Scientific Collaboration).

Къде да проверите новите резултати

Първичните документи са публични. Страницата на колаборацията LIGO съдържа научни резюмета и каталозите, а статиите излизат в научни списания като Physical Review Letters (LIGO Scientific Collaboration, Американско физическо общество (APS)). Когато в медиите се появи „най-силен“ или „рекорден“ сигнал, проверете три неща: има ли име на събитие (GW и дата във формат ГГММДД), в кой каталог е и дали е потвърдено, или е само предварителен кандидат (LIGO Scientific Collaboration). Предварителните предупреждения могат да отпаднат при анализа.

Какво предстои след четвъртия цикъл

След края на четвъртия цикъл обсерваториите минават в период на поддръжка и надграждане, което според колаборацията трябва да даде по-чести и по-подробни детекции (LIGO Scientific Collaboration). Дали и в какъв вид следващият цикъл тече към днешна дата, не успяхме да проверим в първичен източник.

Следващите каталожни резултати ще идват от анализа на по-късните две части на четвъртия цикъл (LIGO Scientific Collaboration).