Команда ученых американской обсерватории LIGO заявила в четверг, 11 февраля, о первом экспериментально полученном доказательстве существования гравитационных волн. Это революционное событие для науки, поскольку физики впервые подтвердили последнее не доказанное на данный момент пророчество Общей теории относительности Эйнштейна.
Гравитационно-волновая обсерватория LIGO, чьи антенны расположены сразу в двух штатах США, зафиксировала гравитационное возмущение на расстоянии 750 миллионов световых лет от Земли, где постепенное схождение двух черных дыр потрясает саму ткань пространства-времени, являющуюся основой нашей вселенной.
Эксперты сходятся в том, что это открытие ляжет в основу следующей премии по физике от Нобелевского комитета.
Впервые экспериментальные данные подтверждают предположение, сделанное Альбертом Эйнштейном почти сто лет назад и лежащее в основе его Общей теории относительности. Данные проекта LIGO открывают новую эру изучения вселенной — эру гравитационно-волновой астрономии. Гравитационные волны смогут рассказать ученым новые подробности жизни черных дыр, смерти звезд и других явлений, данные о которых не могли быть получены с помощью традиционных методов астрономических наблюдений.
Мимолетный всплеск гравитационных волн был зафиксирован антеннами LIGO, направленными вглубь космоса — туда, где на расстоянии 750 миллионов световых лет вращаются, постепенно сливаясь друг с другом, две черные дыры, масса каждой из которых примерно в 30 раз превыщает массу Солнца. Классическая ньютоновская механика и представления о силе тяжести предполагают, что эти космические объекты схлопнулись бы вместе под действием гравитации, в статичной и незыблемой структуре вселенной. Однако Общая теория относительности утверждает, что наблюдаемые учеными две черные дыры сливаются, потому что гравитация искривляет единую ткань пространства-времени, создавая на ней гравитационные волны, сжимающие пространство в одном направлении, и растягивающие в другом. Так, в 1978 году радиастрономы Джозеф Тейлор-младший и Рассел Халс, описывая похожее сближение двух нейтронных звезд, одна из которых была пульсаром, источником электромагнитного излучения равной периодичности, по графику этого излучения определили, что звезды теряют энергию и сближаются именно с той скоростью, которую можно было бы ожидать, если бы те излучали гравитационные волны. За свое открытие Тейлор и Халс получили Нобелевскую премию в 1993 году.
В отличие от других известных нам видов излучения, таких, как свет или звук, гравитационное излучение или гравитационные волны, как их принято называть, не путешествуют «сквозь» пространство; они — колебания самого пространства-времени, распространяющиеся во всех направлениях со скоростью света.
Само наблюдение, которое позволило физикам заявить сейчас о существовании гравитационных волн, было проведено антеннами LIGO еще в сентябре 2015.
Две антенны-детекторы LIGO, расположенные в Хэнфорде, Вашингтон и Ливингстоне, Луизиана, были в прошлом году подвергнуты модернизации и представляют из себя мощные лазеры между двух перпендикулярных 4-километровых балок-детекторов. Когда гравитационный «океан» спокоен, балки уравновешивают друг друга. Однако гравитационное эхо слияния двух черных дыр чуть сжало одну из балок, растягивая другую. Обе антенны зафиксировали возмущение в одно и то же время, что позволяет с уверенностью утверждать, что их источником был космос, а не проезжающая мимо по шоссе груженая фура.
Физик Кип Торн из Калифорнийского технологического университа, который еще в 70-е годы стал одним из основных энтузиастов экспериментальной проверки существования гравитационных волн, считает успех проекта LIGO возможностью по-новому посмотреть на вселенную. «До сих пор, — считает Торн, — мы наблюдали пространственно-временной океан в штиль, но никогда не видели его объятым штормом гравитационных волн. Там просто обязаны быть удивительные сюрпризы, которые всегда появляются, когда открываешь новое окно».