Группа ученых из нескольких стран, работающих в составе международного проекта LIGO Scientific Collaboration, заявляют, что при помощи нескольких обсерваторий-детекторов им удалось зафиксировать в лабораторных условиях гравитационные волны.
Они занимаются анализом данных, поступающих с двух лазерно-интерферометрических гравитационно-волновых обсерваторий (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory — LIGO), расположенных в штатах Луизиана и Вашингтон в США.
Как говорилось на пресс-конференции проекта LIGO,гравитационные волны были зарегистрированы 14 сентября 2015 года сначала на одной обсерватории, а затем через 7 миллисекунд на другой.
На основе анализа полученных данных, которым занимались ученые из многих стран, в том числе и из России, было установлено, что гравитационная волна была вызвана столкновением двух черных дыр массой в 29 и 36 раз больше массы Солнца. После этого они слились в одну большую черную дыру.
Это произошло произошло 1,3 миллиарда лет назад. Сигнал пришел к Земле со стороны созвездия Магелланово облако.
Что такое гравитационные волны и почему так важно их измерять объясняет эксперт Сергей Попов, астрофизик Государственного астрономического института Штернберга МГУ.
Современные теории гравитации — это геометрические теории гравитации, более-менее все, начиная с теории относительности.
Геометрические свойства пространства влияют на движение тел или таких объектов как световой луч.
И наоборот — распределение энергии (это то же, что и масса в пространстве) влияет на геометрические свойства пространства.
Это очень здорово, потому что это просто визуализировать — вся эта разлинованная в клеточку эластичная плоскость имеет под собой некий физический смысл, хотя, разумеется не так все буквально.
Физики используют слово "метрика". Метрика — это то, что описывает геометрические свойства пространства.
И вот у нас с ускорением движутся тела. Самое простое — вращается огурец. Важно, чтобы это был, например, не шарик и не сплюснутый диск.
Легко себе представить, что когда такой огурец крутится на эластичной плоскости, от него побежит рябь. Представьте себе, что вы стоите где-то, и огурец то одним концом к вам повернется, то другим. Он по-разному влияет на пространство и время, бежит гравитационная волна.
Итак, гравитационная волна — это рябь, бегущая по метрике пространства-времени.
Бусы в космосе
Это фундаментальное свойство наших базовых представлений о том, как устроена гравитация, и люди сто лет хотят это проверить.
Хотят убедиться в том, что эффект есть и что он виден в лаборатории. В природе это увидели уже около трех десятков лет назад.
Как в быту должны проявлять себя гравитационные волны?
Проще всего это проиллюстрировать так: если бросить в космосе бусы, чтобы они легли кружком, и когда гравитационная волна будет проходить перпендикулярно их плоскости, то они начнут превращаться в эллипс, сжатый то в одну сторону, то в другую.
Дело в том, что пространство вокруг них будет возмущено, и они будут это чувствовать.
"Г" на Земле
Примерно такую штуку люди и делают, только не в космосе, а на Земле.
На расстоянии четырех километров друг от друга висят зеркала в виде буквы "г" [имеются в виду американские обсерватории LIGO].
Детектор гравитационных волн LIGO
Бегают лазерные лучи — это интерферометр, хорошо понятная вещь. Современные технологии позволяют измерить фантастически малый эффект.
Я до сих пор не то чтобы не верю, я верю, но просто в голове не укладывается — смещение зеркал, висящих на расстоянии четырех километров друг от друга составляет меньше, чем размер атомного ядра.
Это мало даже по сравнению с длиной волны этого лазера. В этом и была загвоздка: гравитация — самое слабое взаимодействие, и поэтому смещения очень маленькие.
Понадобилось очень много времени, люди пытались это делать с 1970-х годов, потратили жизнь на поиски гравитационных волн.
И сейчас только технические возможности позволяют получить регистрацию гравитационной волны в лабораторных условиях, то есть вот она тут пришла, и зеркала сместились.
Направление
В течение года если все будет хорошо, то в мире будут работать уже три детектора.
Три детектора — это очень важно, потому что вот эти штуки очень плохо определяют направление сигнала. Примерно так же как и мы на слух плохо определяем направление источника. "Звук откуда-то справа" — эти детекторы примерно так чувствуют.
Но если стоят поодаль друг от друга три человека, и один слышит звук справа, другой слева, а третий сзади, то мы очень точно можем определить направление звука.
Чем больше будет детекторов, чем больше они будут разбросаны по земному шару, тем точнее мы сможем определить направление на источник, и тогда начнется астрономия.
Ведь конечная задача не только подтвердить общую теорию относительности, но и получить новое астрономическое знание.
Вот представьте, что есть черная дыра весом в десять масс Солнца. И она сталкивается с другой черной дырой весом в десять масс Солнца. Столкновение происходит на скорости света.
Энергии прорва. Это правда. Ее фантастически много. И ее никак не… Это только рябь пространства и времени.
Я бы сказал, что детектирование слияния двух черных дыр на долгое время станет самым надежным подтверждением того, что черные дыры — это примерно такие черные дыры, о которых мы думаем.
P.S.
Физики уже говорят, что обнаружение гравитационных волн следует считать началом новой эры в астрономии. «Это открытие может дать ответы на многие вопросы о природе гравитации, «черных дырах» и фундаментальной физике вообще», — цитирует The Huffington Post одного из самых известных американских физиков, специалиста в области астрофизики и космологии Лоуренса Краусса.
А директор лаборатории LIGO, которая собственно и зафиксировала гравитационные волны акустического диапазона, Дэвид Ритц уже сравнил это достижение с изобретением телескопа Галилео Галилеем 400 лет назад.
Сегодня же на пресс-конференции, состоявшейся в Вашингтоне, ученые даже смогли проиграть звук переведения слияния двух черных дыр.
Коллеги ученых, зафиксировавших гравитационные волны, уже говорят, что именно им должна быть присуждена Нобелевская премия по физике этого года.
http://echo.msk.ru/
dailymail.co.uk
