Ученые обнаружили гравитационные волны. Почему это важно

Фото: Depositphotos

11 февраля стало известно, что ученым удалось зафиксировать гравитационные волны — искажение пространства-времени, предсказанное Альбертом Эйнштейном. Их существование доказано благодаря наблюдениям с помощью высокоточной аппаратуры — ученые записали сигнал слияния двух массивных черных дыр в миллиарде световых лет от Земли.

Ученые 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.

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.

Российский эксперт Сергей Попов рассказал, что такое гравитационные волны и почему так важно их измерять.

Что такое гравитационные волны?

—Представьте себе, что кто-то плывет по воде, и от него по поверхности идут волны. Вот примерно так же и гравитационные волны бегут по пространству-времени. И когда они проходят какой-то кусочек, где мы живем, они возмущают пространство-время вокруг нас. Возмущают совсем слабо, потому что гравитация по сравнению с другими силами очень слабая. Измерить это трудно, но можно. И люди на протяжении последних 50 лет пытались это сделать. И вот, наконец, это получилось.

То, что зафиксировать волны удалось именно сейчас, связано с появлением подходящей аппаратуры?

— Да, в первую очередь, это аппаратура. Детектор LIGO, детектор VIRGO, который скоро начнет работать в Европе, — это совершенно потрясающие машины по точности измерений. До этого люди использовали более дешевые, более простые подходы. LIGO — это 25 лет труда, огромные суммы денег, потраченные, в первую очередь, на исследования, на создание новых технологий, на доведение этих технологий до ума и на изготовление этих потрясающе точных приборов.

Черные дыры с этой историей связаны только потому, что это и есть массивные тела, искажающие пространство?

— Для того чтобы получить сильный сигнал, нужно не просто массивное тело, а одновременно массивное и компактное. По сути, то, что происходит, — это одна черная дыра падает на другую. В этот момент тяжелые тела взаимодействуют друг с другом и двигаются почти со скоростью света, и много энергии испускается сразу, за очень короткий интервал времени. Поэтому LIGO и VIRGO специально создавали для фиксации сигналов от нейтронных звезд и черных дыр. Нейтронных звезд больше, и они сливаются чаще, но черные дыры массивнее — их видно с большого расстояния.

Сколько пришлось наблюдать за черными дырами, чтобы обнаружить сливающуюся пару?

— В данном случае, LIGO просто повезло. Практически как только они включились, сразу увидели сигнал — слияние двух очень массивных черных дыр. Сигнал очень сильно зависит от массы. В норме, в среднем, черные дыры раза в три, а то и в четыре полегче, но в этом случае удалось увидеть сигнал с очень большого расстояния.

По мере того как сигнал проходит через пространство-время, он ослабевает? Если явление произошло в миллиарде световых лет от Земли, то до нас он должен добраться в едва уловимом виде?

— Естественно, и поэтому тоже важно, что удалось обнаружить две очень тяжелые черные дыры. В обычной ситуации детекторы будут видеть сигналы от слияния двух нейтронных звезд, которые находятся в пять или десять раз ближе к нам.

Последний вопрос: почему сигнал зафиксирован в виде звука?

— Тут есть два момента. Во-первых, люди любят картинки и звуки. Поэтому многие сигналы — колебания звезд или еще какие-то — переводят в звуковую форму. Но здесь, волею судеб, сигнал на самом деле приходит на частоте, примерно соответствующей частоте нашей речи. Физически это явления разные, но частоты те же — килогерцы. Поэтому ученые решили, что это такой красивый ход. Нарисованный график, принятый в ходе опыта, говорит о форме гравитационно-волнового сигнала, о том, как волна колеблет зеркала в измерительном приборе. Но обычно люди хотят не просто загогулину увидеть, а получить какой-то мультимедийный контент.

Присоединяйтесь к ForumDaily на Facebook, чтобы знать больше.