Охота за эхом сверхновой: почему астрономы ждут уже четыреста лет

За последние десять лет физики поймали почти четыре сотни гравитационных сигналов от столкновений черных дыр, но до сих пор не зафиксировали ни одной волны от коллапса сверхновой. Исследователи из Мельбурнского университета экстренно настраивают детекторы на нужные частоты, надеясь первыми «услышать» предсмертную агонию массивной звезды, которая, по всем статистическим выкладкам, запаздывает уже на три столетия.

Когда звезда исчерпывает запасы термоядерного топлива, она не просто тихо гаснет. Звезды, чья масса превышает солнечную как минимум в восемь раз, заканчивают свою жизнь одним из самых высокоэнергетических событий во Вселенной — взрывом сверхновой с коллапсирующим ядром (core-collapse supernova).

Поддержать нас на Boosty
Поддержать нас на Дзен

Из-за нехватки топлива давление, удерживавшее звезду от сжатия, падает. Гравитация берет верх, и внешние слои на огромной скорости обрушиваются внутрь. Они врезаются в сверхплотное ядро, отскакивают от него и порождают колоссальную ударную волну, которая разрывает светило на части. Именно в эти короткие секунды выделяется столько энергии, что в космос выбрасываются элементы, из которых потом формируются планеты и, в конечном итоге, мы сами.

Как метко заметил британский космолог сэр Мартин Рис: «Мы — в буквальном смысле пепел давно погасших звезд. Или, если выражаться менее романтично, ядерные отходы того самого топлива, которое когда-то заставляло их светить».

Но несмотря на то, что человечество наблюдает за такими взрывами еще со времен древнекитайских астрономов, сам механизм «детонатора» остается загадкой. И у современной науки есть весьма специфическая проблема с тем, чтобы эту загадку разгадать.

В наши дни оптические и радиотелескопы фиксируют сверхновые ежедневно, но все они происходят в далеких галактиках. Электромагнитное излучение от этих взрывов по пути к Земле рассеивается и поглощается космической пылью и газом. К моменту, когда свет достигает объективов, самые важные данные о том, что именно произошло в недрах звезды за секунды до взрыва, оказываются безнадежно утерянными.

Единственный способ заглянуть прямо в «сердце» взрыва — использовать гравитационные волны и нейтрино. В отличие от фотонов, рябь пространства-времени проходит сквозь материю беспрепятственно. Проблема лишь в том, что поймать ее крайне сложно.

За последнее десятилетие коллаборация обсерваторий LIGO, Virgo и KAGRA зафиксировала 390 гравитационных сигналов. Абсолютно все они исходили от слияний черных дыр или нейтронных звезд. Ни одного сигнала от сверхновой ученые не получили.

Дело в масштабах. Столкновение двух черных дыр настолько сильно искажает пространство, что детекторы на Земле «слышат» это даже за миллиарды световых лет. Гравитационный всплеск от коллапса ядра сверхновой значительно слабее. Чтобы наши приборы смогли его зафиксировать, звезда должна взорваться буквально на нашем заднем дворе — в пределах Млечного Пути.

Тут в игру вступает банальная статистика. По расчетам астрофизиков, в галактике размером с Млечный Путь сверхновые с коллапсирующим ядром должны вспыхивать примерно один раз в столетие. Последняя такая сверхновая в нашей галактике, за которой люди могли наблюдать достоверно, — это сверхновая Кеплера. Она вспыхнула в 1604 году.

Технически, Млечный Путь задолжал нам как минимум три зрелищных космических взрыва. Очередной коллапс может произойти когда угодно — завтра, через неделю или прямо сейчас, пока вы читаете этот текст.

Доктор И Шуэн Кристин Ли (Yi Shuen Christine Lee) и ее коллеги из Мельбурнского университета, работающие в рамках австралийского центра астрофизики OzGrav, решили не ждать у моря погоды и заранее подготовить алгоритмы для анализа будущего сигнала.

Теоретические симуляции показывают, что ключом к разгадке станут низкочастотные гравитационные волны. Исследователи выяснили, что наличие или отсутствие сигнатур на частотах ниже 250 Герц прямо перед моментом взрыва укажет на то, какие именно физические процессы шли в ядре. Ученым нужно быть уверенными, что когда сигнал наконец ударит по зеркалам интерферометров на Земле, программное обеспечение сможет мгновенно отделить нужные паттерны от фонового шума.

FAQ: Часто задаваемые вопросы

Что такое гравитационная волна?
Это физическая рябь в ткани пространства-времени, предсказанная Альбертом Эйнштейном. Она возникает при движении массивных объектов с ускорением, подобно кругам на воде от брошенного камня.

Сможет ли взрыв близкой сверхновой уничтожить Землю?
Если сверхновая вспыхнет на расстоянии менее 50 световых лет от нас, ее излучение действительно способно уничтожить озоновый слой планеты. К счастью, в таком радиусе нет массивных звезд-кандидатов, готовых взорваться в обозримом будущем. Те, что могут вспыхнуть (например, Бетельгейзе), находятся на безопасном расстоянии.

Почему мы уверены, что сверхновая излучает гравитационные волны?
Взрыв массивной звезды происходит асимметрично. Колоссальные массы вещества перемещаются с околосветовой скоростью неравномерно, что, согласно Общей теории относительности, неизбежно должно генерировать гравитационные возмущения.

Физика уже преодолела технологический барьер: на Земле построены многокилометровые детекторы стоимостью в миллиарды долларов, способные замерять смещения в тысячные доли протона. Код для расшифровки сигнала готов. Теперь дело за малым — нам просто нужно, чтобы Вселенная оказала любезность и взорвала подходящую звезду где-нибудь неподалеку.

Источники:

1. Dr Yi Shuen Christine Lee. Exploding stars are trying to talk to us through gravitational waves. Pursuit (University of Melbourne). Опубликовано 12 июня 2026 года.

Поддержать нас на Boosty
Поддержать нас на Дзен

Читайте также: Антарктические льды записали маршрут Земли сквозь пыль от взрыва сверхновой