Вторая гравитационная волна накрыла Землю. Ожидается третья

Коллаборация LIGO (Laser Interferometric Gravitational Observatory) сообщила: 26 декабря 2015 года по Земле прокатились гравитационные волны, на которые отреагировали детекторы обсерватории. Событие стало вторым из числа зарегистрированных. Возмущение ткани пространства-времени было вызвано, как полагают ученые, слиянием двух черных дыр, одна из которых тяжелее Солнца в 8 раз, а другая в 14 раз, в объект массой в 21 солнечную. Случился этот катаклизм вселенского масштаба 1,4 миллиарда лет назад, но «рябь» от него, распространяясь со скоростью света, докатилась до нас лишь сейчас.

Впервые же гравитационные волны «попались» 14 сентября 2015 года. Что стало сенсаций. Те - «первые» тоже распространились от слияния черных дыр, но большей массы - в 29 и 36 солнечных. Объект, образовавшийся 1,3 миллиарда лет назад, стал в 62 раза тяжелее Солнца.

Очевидно, что повторное наблюдение закрепляет успех. И уже не оставляет сомнений, что гравитационные волны реально существуют. Что будоражит воображение астрономов.

Тоннели лазерных интерферометров гравитационной обсерватории.

ПОДРОБНОСТИ

На ловца и зверюга-волна бежит

Согласно Общей теории относительности, которую Альберт Эйнштейн обнародовал в 1916 году, гравитационные волны просто обязаны существовать в виде эдакой ряби в ткани пространства-времени. Особо интенсивно их должны распространять катаклизмы, постоянно происходящие во Вселенной - например, взрывы сверхновых звезд, образующиеся и сливающиеся черные дыры. Ученые полагали: возникшие в результате гравитационные волны, распространяясь словно круги по воде, рано или поздно достигнут Земли. Где и могут быть уловлены с помощью приборов - гравитационных обсерваторий. Гравитационная обсерватория LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) - одна из крупнейших в мире. Состоит из двух исследовательских установок. Одна находится в Ливингстоне, штат Луизиана (Livingston, Louisiana), а другая - на расстоянии более 3000 км, в Ханфорде, штат Вашингтон (Hanford, Washington). Лов на них продолжался с 2002 по 2010 год. Но безрезультатно. Словно бы гравитационных волн вообще в природе не было. А Эйнштейн, стало быть, заблуждался.

Эйнштейну можно верить, даже если хочется сомневаться.

Суть ловли проста. Два лазерных луча направляют перпендикулярно друг другу по трубам большой длины. В LIGO длина каждой трубы 4 километра. Потом с помощью зеркал лучи сводят в один. И смотрят на результат - на интерференционную картину. Если гравитационная волна приходит, то она сжимает пространство в одном направлении и растягивает в перпендикулярном. Расстояния, пробегаемые лучами, изменяются. И это видно на картинке, которая представляет из себя концентрические окружности.

Но прежде ничего такого видно не было.

Недавно обсерваторию модернизировали и назвали Advanced LIGO. Приборы, предназначенные для ловли, так называемые лазерные интерферометры, стали чувствительнее. И это дало результат. О нем было объявлено 11 февраля 2016 года на специальной пресс-конференции в Национальном пресс-клубе в Вашингтоне.

Среди авторов того и нынешнего открытия - исследователей, объединенных в международную коллаборацию LIGO, есть и российские ученые. Собрал их член-корреспондент РАН Владимир Брагинский, профессор физического факультета МГУ и Калифорнийского технологического института. Ныне коллектив возглавляет Валерий Митрофанов.

По слухам, ученым удалось зафиксировать аж три гравитационные волны, источники которых находятся в созвездиях Золотая Рыба, Овен и Гидра. О двух уже объявлено. Вскоре, наверно,появится и сообщение о третьей волне. На проверку результатов наблюдений требуется время.

Слияние черных дыр пока - главный источник гравитационных волн.

КОММЕНТАРИЙ СПЕЦИАЛИСТА

Новое окно во Вселенную

Российские ученые занимались, похоже, самым главным - повышением чувствительности приборов обсерватории.

- Мы изменили форму антенн, чтобы свести к минимуму посторонние шумы, - рассказывает один из авторов открытия, научный директор Российского квантового центра, профессор МГУ Михаил Городецкий. - Подобрали и оптимальный материал для зеркал - плавленый кварц. Коллеги предлагали кристаллический сапфир, который на проверку оказался более "шумным".

Чувствительность обсерватории, в итоге, стала феноменальной.

- На четыре километра регистрируемое отклонение составляет лишь 10 в минус 19 степени метра – это в 10000 раз меньше диаметра протона - ядра атома водорода, - сообщил Городецкий.

По словам ученого, с обнаружением гравитационных волн началась новая эра – гравитационно-волновой астрономии. Появился еще один инструмент для исследования Вселенной.

- У нас теперь есть «уши», которыми мы можем слушать Вселенную, - говорит ученый. - Я не шучу: частоты гравитационных волн, регистрируемые LIGO, фактически звуковые – сотни герц, килогерцы, их можно переложить в звук и слушать как чириканье птиц. Мы будем фиксировать интереснейшие события. Проверим теорию относительности на таком уровне точности, который недоступен для других методов. Проверим новые теории и, возможно, приблизиться к созданию квантовой теории гравитации. Или даже к теории великого объединения.

- Сейчас у нас всего два детектора, - объясняет Городецкий. - Однако даже с ними мы можем определить массы объектов. И по времени задержки - примерное положение на небе. Для двух антенн локализация получается не очень хорошая – некоторая дуга на небе. Но когда полностью заработает третья Европейская гравитационная антенна в Италии, методом триангуляции мы сможем определять положение источников достаточно точно.

По словам ученого, это позволит оперативно нацеливать в район, откуда исходят гравитационные волны, оптические и радиотелескопы, для исследования их источников традиционными методами.

Астрофизики сетуют, что пока к сбору данных не подключилась гравитационная обсерватория VIRGO в Италии. Тогда бы с помощью детекторов, разнесенных по углам гигантского треугольника, можно было бы точно "запеленговать" источники гравитационных волн. А Advanced LIGO позволяет лишь приблизительно указать направление на них.