Это был всего лишь слабый шум, мимолетный пережиток массовых насильственных событий, которые произошли давным-давно в очень-очень далеком месте. Но этого было достаточно, чтобы подтвердить одно из основных предсказаний, сделанных Альбертом Эйнштейном в его общей теории относительности еще в 1915 году. Действительно, она подтвердила существование чего-то, что называется гравитационными волнами - по сути, рябь в ткани пространства-времени, вызванная ускорение действительно массивных объектов, таких как черные дыры.
На пресс-конференции ученые из Лазерной интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории, консорциума, занимающегося поиском гравитационных волн с 2000-х годов, объявили, что это явление, наконец, было обнаружено двойными детекторами LIGO в Ливингстоне, штат Луизиана, и Хэнфорд, Вашингтон.
Волны, о которых идет речь, были созданы за долю секунды, что произошло 1,3 миллиарда лет назад, когда две огромные черные дыры столкнулись и слились в единое целое. Событие преобразовало часть массы черных дыр в энергию в виде серьезных гравитационных волн. Эти волны издавали сигнал, описанный как «щебетание», который зафиксировали ученые LIGO.
Это катастрофическое слияние имело мощность, примерно в 50 раз превышающую мощность всей видимой Вселенной, согласно пресс-релизу LIGO, объединяющего усилия более 1000 ученых. Организация управляется Калифорнийским технологическим институтом и Массачусетским технологическим институтом и финансируется, в частности, Национальным научным фондом.
«Мы обнаружили гравитационные волны», - заявил журналистам исполнительный директор LIGO Дэвид Рейтце. "Мы сделали это!"
Как теоретизировал Эйнштейн еще в начале 1900-х годов, пространство и время, по сути, представляют собой единую сущность, пространство-время, которое можно представить себе как скатерть. Когда большие объекты, такие как черные дыры, ускоряются в пространстве-времени, они, по сути, вызывают рябь в ткани, которая представляет собой гравитационные волны. При преобразовании в звук волны издают странный щебет, который можно услышать, перейдя по ссылке.
Это событие также стало первым случаем, когда ученые действительно наблюдали слияние двух черных дыр.
" Эти волновые формы дают вам огромное количество информации", - сказал Рейтце.
Открытие, подробно описанное в научной статье, опубликованной сегодня в журнале Physical Review Letters, произвело фурор во всем мире. Так много людей требовали дополнительной информации, что веб-сайт LIGO стал медленно ползать. Интернет-трансляцию пресс-конференции посмотрели почти 100 000 человек.
Находка стала мерой оправдания как для Эйнштейна, так и для финансируемых правительством усилий по поиску гравитационных волн, которые, как сообщается, стоили не менее 620 миллионов долларов. Двойные детекторы LIGO предназначены для обнаружения гравитационных волн, когда они достигают Земли.
Как объясняется в этой статье в журнале Nature 2015 года, на каждом объекте лазерный луч разделяется на два перпендикулярных туннеля, каждый из которых имеет длину около 2,5 миль (4 км), а затем отражается от зеркал в конце и обратно к источнику, где они мешают друг другу. Когда возникает гравитационная волна, туннели слегка деформируются, а расстояние, которое проходят лучи, меняется так, что они перестают совпадать. Это производит сигнал, который может быть измерен оборудованием.
В период с 2010 по 2015 год детекторы LIGO были переработаны, чтобы сделать их более чувствительными, что обошлось в 200 миллионов долларов. Именно новая система, получившая название Advanced LIGO, наконец обнаружила слабый сигнал из космоса.
Ученый из Калифорнийского технологического института и соучредитель LIGO Кип Торн сказал, что Advanced LIGO по-прежнему работает только с одной третью проектной чувствительности, и что по мере точной настройки оборудования ученые обнаружат «огромное богатство гравитационных волновые сигналы. Он предсказал, что «мы должны увидеть больше в следующем году».
Ученые планируют использовать другие детекторы в разных местах по всей Земле, в том числе один, разрабатываемый в Японии, и другой, который был предложен в Индии, чтобы расширить поиск гравитационных волн и точнее определить их местонахождение, пишет научный журнал Nature. сообщил.
Последнее открытие основано на работе ученых Принстонского университета Рассела А. Халса и Джозефа Х. Тейлора-младшего, лауреатов Нобелевской премии по физике 1993 года, которые наблюдали небольшие изменения на орбите двойного пульсара, которые косвенно продемонстрировал действие гравитационных волн, не наблюдая их. Теперь кажется вероятным, что ученые LIGO, которые действительно идентифицировали и зарегистрировали гравитационные волны, также получат Нобелевскую премию.
Интересно
Торн сказал, что, хотя обнаружение и изучение гравитационных волн обеспечит «гораздо более глубокое понимание» того, как ведут себя искажения в пространстве-времени, он не предвидит, что эта информация поможет воплотить научно-фантастические фантазии, такие как варп. двигатели или машины времени реальность.«Я не думаю, что это приблизит нас к путешествию во времени», - предупредил он. «Хотел бы я».
Часто задаваемые вопросы о гравитационных волнах
Почему важны гравитационные волны?
По данным Лазерной интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории (LIGO), подтверждение существования гравитационных волн помогает астрофизикам изучать и исследовать искривленную сторону Вселенной, то есть объекты и явления, состоящие из искривленного пространства-времени, включая черный столкновения дыр.
Как обнаруживаются гравитационные волны?
Гравитационные волны проходят мимо Земли, сжимая и растягивая пространство. По данным НАСА, обсерватории LIGO имеют «руки» длиной 2 мили, и по мере прохождения гравитационных волн длина этих «рук» немного меняется. LIGO обнаруживает эти незначительные изменения с помощью лазеров, зеркал и других чрезвычайно чувствительных инструментов.
Что такое гравитационная волна?
Проще говоря, гравитационная волна - это невидимая рябь в пространстве. Эти волны движутся невероятно быстро, поэтому они ускоряют пространство-время, сжимая и растягивая пространство на своем пути.
Почему мы думаем, что гравитационные волны действительно существуют?
Как теоретизировал Альберт Эйнштейн в начале 1900-х годов, пространство и время, по сути, представляют собой единую сущность - пространство-время. Когда массивные объекты, такие как черные дыры, ускоряются, они вызывают рябь в ткани пространства-времени. В 2015 году LIGO доказала, что может измерять эти возмущения, когда они проходят через Землю, когда обнаружила гравитационные волны двух черных дыр, столкнувшихся 1,3 миллиарда лет назад..