Морозов Александр Гавриилович (moralg) wrote in otrageniya,
Морозов Александр Гавриилович
moralg
otrageniya

Category:

Почему слияние сверхмассивных черных дыр мы наблюдать не сможем?...

      Слияний черных дыр звездных масс наблюдено уже четыре эпизода. В самом первом (и самом мощном), случившемся на расстоянии от нас в 1,3 млрд. световых лет, слились две ЧД с массами 36 и 29 масс Солнца в одну ЧД массой в 62 массы Солнца. А 3 массы Солнца преобразовались в этом слиянии в энергию гравитационных волн. Которые и были зафиксированы на земных гравитационных телескопах LIGO.

      Вопрос, что в заголовке, вынужден поставить потому, что есть сообщение об открытии удаленной от нас на 2,6 млрд. св. лет системы, состоящей из двух сверхмассивных ЧД суммарной массой ~ 200 млн. масс Солнца, вращающихся вокруг общего центра масс по орбите диаметром меньше 0,01 св. года. Понятно, что в обозримом будущем эти ЧД должны слиться в одну ЧД и сверхмощнейшая гравитационная волна нахлынет и на Землю. Зарегистрируют ли земные гравитационные телескопы (LIGO, Virgo и другие) эту сверхмощнейшую ГВ?

  Казалось бы, что гравитационные волны от слияния сверхмассивных ЧД (массой в миллионы масс  Солнца) должны быть обнаружены этими телескопа легко. Однако, это не так. И для понимания этого эффекта нужно знать всего лишь один параметр - зависимость радиуса горизонта событий ЧД от массы объекта. Радиус горизонта событий (гравитационный радиус) пропорционален массе объекта. И для Солнца равен 2,95 км.

      В приведенном в первом абзаце примере гравитационные радиусы слившихся ЧД равнялись примерно 105 и 85 км.При соприкосновении их гравитационных радиусов в процессе слияния расстояние между их центрами масс было ~ 190 км, а длина окружности взаимной орбиты ~ 1200 км.

     Колебания гравитационного поля от упомянутого в начале поста слияния ЧД представляли собой цуг волн частотой от 50 (в начале цуга) до 230 (в конце его) герц. Тем самым, длина этих волн внутри цуга убывала от ~ 6000 км до ~ 1300 км (ГВ распространяются со скоростью света). Мы видим, что длина последней волны в цуге гравволн практически равна длине окружности орбиты взаимного движения двух ЧД в момент касания их горизонтов событий.

    Тем самым, земные гравтелескопы начали фиксировать гравволны с момента сближения ЧД на расстояние в 4-5 суммы их граврадиусов и перестали их фиксировать в момент касания их граврадиусов, то есть, в момент слияния черных дыр.

      Перейдем теперь к упомянутой выше тесной двойной ЧД суммарной массы ~ 200 млн. солнечных масс.

      Сумма их граврадиусов будет ~ 600 млн. км ~ 2000 св. секунд. А длина соответствующей их взаимной орбиты в момент касания их граврадиусов ~ 12000 св. секунд. Естественно поэтому ожидать, что максимальная частота колебаний гравитационного поля в такой волне будет ~ 1/12000 герца. А сама длина гравволны ~ 3,8 млрд. км.

      Упоминавшиеся выше земные гравтелескопы способны измерять относительные смещения разнесенных внутри них на 4 километра пробных масс с погрешностью меньше одной тысячной размера протона. И измеряли эти смещения для ГВ длиной в тысячи километров. Ибо они "видели" довольно быстрые изменения величины гравитационного поля. Но смогут ли такие телескопы заметить волновые изменения гравитационного поля в волне длиной в миллиарды километров и длительностью изменений во многие часы?

      Сильно сомневаюсь в этом. Даже не столько по причине недостаточной чувствительности гравтелескопов, сколько по причинам множества событий и шумов на Земле за многие часы прохождения даже одной волны из не очень короткого цуга гравволн. Таких, например, как мелкие землетрясения.

      Вывод: Земные гравитационные телескопы не смогут зарегистрировать гравитационные волны от слияния сверхмассивных черных дыр.

      Возможно, что приведенные выше оценки и основанные на них выводы убедят не всех. Приведу простую им аналогию из нашей земной жизни. Представьте, что вы сидите на холме близ океана и наблюдаете катящиеся по нему волны высотой пусть даже в полметра. Вы прекрасно видите эти волны. Ветер утих и поверхность океана стала гладкой. По нему уже не бегут волны? Отнюдь.

      По океану непрерывно бежит приливная волна длиной в половину окружности Земли и высотой в несколько метров. Но эту волну как волну вы не видите. При должном терпении вы воспринимаете ее как приливы и отливы дважды в сутки. И вряд ли когда-либо вы представляли приливы и отливы как некое волновое явление. Ваши органы чувств просто откажутся в это поверить. Я уж не говорю о ситуации, когда Вы сидите не на берегу, а на палубе находящегося в открытом океане корабля.

      Аналогично нынешние земные гравтелескопы не будут воспринимать гравитационные волны длиной в миллиарды километров, возникающие от слияния сверхмассивных черных дыр, как волны. Их "органы чувств" просто их не увидят.


Tags: moralg, Загадки мироздания
Subscribe
promo otrageniya april 14, 2019 06:25 69
Buy for 40 tokens
Привет всем участникам Отражений и нашим гостям! С настоящего момента вступают в силу изменения в правила, поэтому прошу авторов ознакомиться с нижеследующим. 1. Каждый участник может опубликовать один пост в день. Чтобы иметь возможность публиковать до трех тем в день, участник должен соблюсти…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 61 comments