Ученые объявили об обнаружении гравитационных волн

  • 11 февраля 2016

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 предположительно 1,3 миллиарда лет назад. Сигнал пришел к Земле со стороны созвездия Магелланово облако.

Image copyright AFP

Русская служба Би-би-си обратилась к российскому эксперту с просьбой объяснить, что такое гравитационные волны и почему так важно их измерять.

____________________________________________________________________

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].

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.

Новости по теме