Вот теперь понятно, кому присудят “Нобелевку” по физике в этом году. Группа американских ученых из проекта LIGO (Advanced Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory) сегодня объявили о сверхважном научном достижении: впервые удалось засечь гравитационные волны. Такое объявление сегодня сделал Национальный научный фонд США.
В обсерватории удалось засечь волны, образовавшиеся в результате столкновения около 1,3 млрд лет назад двух черных дыр, которые вращались друг вокруг друга. Каждая из них многократно превышает Солнце по массе – в 29 и 36 раз. Это происходило в небе Южного полушария.
Такое массивное столкновение породило гравитационные волны, которые и засекло оборудование LIGO. Но эффект был “почти незаметным”: относительное движение зеркал интерферометра составило 10 в -18 степени метра. Поэтому долгое время и не было возможности доказать существование таких волн, не было достаточно чувствительного оборудования. Мало кто верил в то, что это в принципе возможно, ведь эффект, который нужно было измерить – 1/1000 диаметра протона.
Гравитационные волны — это, поэтически выражаясь, “рябь космоса”, волны в пространстве-времени. Наблюдать их можно, если они формируются вокруг движущихся сверхмассивных объектов, вроде черных дыр или нейтронных звезд, и распространяются вокруг, как рябь по поверхности пруда, немного искривляя пространство, сквозь которое проходят.
Они несут важную информацию о природе гравитации, о тех катаклизмах, которые происходят во вселенной (к примеру, о Большом взрыве), которую люди не могут получить никаким другим образом. Это открытие важно для дальнейшего изучения космоса еще и тем, что гравиволны свободно проходят сквозь любые астрономические объекты. И если эксперимент окажется воспроизводимым, можно будет исследовать вселенную и взаимодействие объектов в ней по гравиволнам. Для астрономов во вселенной не останется “недостижимых уголков”.
“С этим открытием, мы, люди, стоим на пороге новой удивительной задачи: изучения искривленной части вселенной – объектов и феноменов, которые состоят из искривленного пространства-времени. Сталкивающиеся черные дыры и гравитационные волны – это первые прекрасные примеры такого изучения”, – говорит известный физик Кип Торн.
Существование гравитационных волн предсказывал еще Альберт Эйнштейн около 100 лет назад в уравнениях общей теории относительности, но до сих пор это явление ни разу не было подтверждено фактически. “Хотел бы я увидеть лицо Эйнштейна после того, как он прочел бы статью об этом”, – восклицает сооснователь LIGO, профессор MIT Райнер Вайсс, который придумал идею оборудования для “ловли” гравитационных волн.
Согласно уравнениям общей теории относительности, в паре черных дыр, которые вращаются вокруг общего центра, каждая теряет энергию, излучая гравитационные волны. За миллиарды лет это приведет к тому, что в конце концов они сблизятся, и на финальном этапе сольются со скоростью, равной половине от скорости света, образуя одну более массивную черную дыру. А часть общей массы черных дыр преобразуется в энергию по формуле E=mc2. Эта колоссальная энергия будет излучаться как финальный всплеск гравитационных волн, получается мощный гравитационный сигнал. Именно его и засекли в LIGO, таким образом доказав не только существование гравитационных волн, но и черных дыр.
На экране – компьютерная симуляция столкновения двух черных дыр, полностью соответствующая прогнозам Эйнштейна
Практического применения этому открытию пока что нет, это чистая теория. Хотя чтобы построить интерферометры, способные засечь это явление, понадобились лучшие разработки в сфере технологий.
Ранее детекторы LIGO, установленные в Луизиане и Вашингтоне, не смогли засечь доказательств существования гравитационных волн и были перенастроены на чувствительность с 50 млн световых лет до 230 млн световых лет.
Это напоминает открытие бозона Хиггса, частицы, существование которой Питер Хиггс предсказал еще полвека назад, но которой пришлось подождать, пока технологии разовьются достаточно для того, чтобы поймать ее. А потом люди построили большой адронный коллайдер.
Напомним, в начале этого года в периодическую таблицу ученые добавили четыре новых химических элемента.
