В области исследования гравитационного излучения получены интересные и важные результаты. Эти исследования являются весьма актуальными в связи с предстоящим вводом в действие в ближайшие годы больших лазерных интерферометров LIGO, VIRGO, GEO, a также с пробной эксплуатацией детектора ТАМА.
В программе "Поиск астро-гравитационных корреляций" разработаны алгоритмы поиска совместных событий для гравитационных и g-детекторов. Их тестирование проведено на данныъ BATSE обсерватории и криогенной антенны EXPLORER (CERN) с подтверждением ожидаемых фильтрующих свойств. Планируется обработка всего массива данных за последние 10 лет с целью обнаружения ассоциированных событий.
Выполнена статистическая обработка флуктуационного фона неохлаждаемой гравитационной антенны "Улитка" (ГАИШ МГУ) с целью проверки гипотезы о наличии корреляций с периодом 27 дней. Достоверно показано "отсутствие" ожидаемых эффектов в использованном годовом массиве данных.
Совеместно с группой INFN (Section of Pisa) разработан проект использования интерферометрической длиннобазовых антенны VIRGO на инфра-низких частотах 10-4 - 10-5 Hz для измерения вариаций наземного гравитационного градиента индуцированного земного ядра. Последнее рассматривается как индуцированный гравитационно-волновой детектор при излучении двойных систем. Проект представлен в научный совет коллаборации VIRGO.
Укажем наиболее важные теоретические исследования проблем, связанных с испусканием гравитационного излучения.
В этой связи представляется крайне важным обзор Грищука, Липунова, Постнова, Прохорова и Сантьяпракаша по гравитационно-волновой астрономии [5]. Основное внимание сосредоточено на оценке теоретических неопределенностей свойств источников гравитационного излучения и переспектив его обнаружения. Получена оценка, что первые гравитационно-волновые интерферометры обнаружат примерно 2-3 события от сливающихся систем двойных черных дыр с массами 10-15 M\odot с характерным отношением сигнал/шум порядка 2-3. В то же время в обзоре указывается, что представляется маловероятным обнаружение других возможных источников гравитационного излучения первым поколением лазерных интерферометров.
В работе Постнова и Прохорова [6] рассчитана частота образования и эволюция двойных черных дыр в различных моделях образования черных дыр. Показано, что небольшая добавочная скорость (30-50 км/c) при образовании черной дыры в ходе коллапса делает орбиту сильно вытянутой, при этом время до слияния из-за гравитационного излучения сильно сокращается. С учетом этого эффекта темп регистрации слияний двойных черных дыр гравитационно-волновыми интерферометрами первого поколения оказывается 10-30 событий в год, несмотря на редкость образования двойных черных дыр в Галактике.
В работе Косенко и Постнова [4] исследовано влияние крупномасштабной структуры Вселенной на угловые флуктуации стохастического гравитационно-волнового фона, создаваемого астрофизическими источниками в галактиках (двойные звезды, быстро вращающиеся молодые нейтронные звезды). Рассчитанный спектр угловых флуктуаций фона, связанный с пространственным распределением барионного вещества во Вселенной, который может быть использован для выделения космологического фона гравитационных волн.
Проблемы построения алгоритмов анализа данных, получаемых на гравитационно-волновых детекторах рассмотрены в работах группы сотрудников ГАИШ. Создание надежных алгоритмов обработки наблюдательных данных является крайне важным как для для существующих криогенных гравитационных антенн, так и для создаваемых лазерных интерферометров.
В работе Руденко и др.([4] обсуждается новый алгоритм обработки гравитационных данных при поиске "астро-гравитационной" корреляции. В качестве проверки эффективности нового алгоритма проводтся реанализ данных, относящихся к эффекту "гравитационно-нейтринной" корреляции в период вспышки сверхновой СН 1987А. Руденко и др. [5] предложен новый метод обработки гравитационных данных при поиске "астро-гравитационной" корреляции, основанный на параметрических методах преодоления априоной недостаточности.
В работе Руденко [6] обсуждается возможность поисков изменений фона гравитационной антенны, которые бы коррелировали с такими астрофизическими событиями как нейтринные и гамма-вспышки. Рассматривается алгоритм таких поисков.
В работах Захарова и Сажина [7], [8] рассматривается действие гравитационных линз как природных усилителей гравитационного излучения. Обсуждены свойства астрофизических источников гравитационного излучения, которые демонстрируют существенное усиление для VIRGO (LIGO) и LISA детекторов соответственно. Оценена вероятность большого усиления гравитационных волн двойными гравитационными линзами.
Изложим основные результаты в области гравитационного линзирования.
В работе [9] рассмотрены структурно устойчивые и структурно неустойчивые модели в теории гравитационных линз. Особое внимание обращено рассмотрению структурно неустойчивых моделей, когда численное (дискретное) моделирование или вырожденность модели гравитационной линзы могут приводить описанию свойств астрофизической модели.
В работе [12] полное аналитическое решение модели несингулярной изотермической сферы для гравитационного линзирования, а именно получены выражения для решений уравнения гравитационной линзы и коэффициента усиления.
Наиболее бурно развивающаяся область гравитационного линзирования - исследование гравитационного микролинзирования, что подтверждается стремительным ростом числа публикаций.
В работе [10] для компактной микролинзы рассмотрено распределение массы микролинзы, не имеющее особенности в начале координат (типа распределения массы для несингулярной изотермической сферы или изотермической сферы с ядром). Подобные некомпактные звезды рассмотрены недавно Гуревичем и Зыбиным в качестве объектов, с которыми может быть связано проявление эффекта микролинзирования. Проведен детальный анализ уравнения гравитационной линзы, получены аналитические выражения для его решения, получено выражение для коэффициента усиления гравитационной линзы. Показано, каким образом в рамках данной модели могут быть проинтерпретированы события микролинзирования с двумя характерными максимумами, которые могут интерпретироваться как события, вызываемые двойной микролинзой [11].
Вырожденные свойства модели сингулярной сферы для поляризации при микролинзировании некомпактными объектами рассмотрены в работе Захарова [13].
В работе Сажина и др. [14] рассмотрены астрономические приложения эффекта слабого гравитационного микролинзирования, заключающегося в отличие от гравитационного микролинзирования не в характерном усилении фонового источника, а в изменении видимого положения фонового источника, в частности, искажение параллакса, обусловленного этим эффектом. Эти исследования представляются крайне важными при обсуждении планируемых астрометрических проектов.
Укажем важные работы, тематика которых вплотную примыкает к задачам гравитационного линзирования, постановка которых является в некотором смысле обобщением стандартной постановки задач гравитационного линзирования, т.е. рассматриваются проявления эффектов линзирования в сильном гравитационном поле.
Наблюдения сейфертовских галактик в рентгеновском диапазоне выявляют присутствие в их спектрах широких эмиссионнах линий, которые могут возникать во внутренних областях аккреционного диска, там, где необходим учет эффектов ОТО. В работе Захарова и Репина [15] рассмотрен спектр излучения отдельной эмиссионной спектральной линии "горячего пятна" в керровском аккреционном диске в зависимости от значения радиальной координаты пятна r, а также от удельного момента a=J/M черной дыры в предположении, что пятно движется по геодезической в экваториальной плоскости. Показано, что характерный двугорбый с резкими краями профиль линии возникает на сравнительно больших расстояниях от черной дыры, порядка (3-10)rg. Внутренние области излучают линию, которая наблюдается с одним максимумом и крайне широким красным крылом. Измерения профилей наблюдаемых спектральных линий с высокой точностью должны дать информацию о значении удельного момента a черной дыры.
Отчет составлен
Захаров А.Ф., Постнов К.А., Руденко В.Н.