14 сентября 2015 года наша планета пережила очень небольшую пространственно-временную пульсацию, которая была обнаружена с помощью лазерной интерферометрической обсерватории гравитационных волн (LIGO). При анализе сигнала физики поняли, что эти гравитационные волны были вызваны слиянием двух черных дыр на расстоянии около 1,3 миллиарда световых лет от Земли. Это первое событие детектирования гравитационных волн было названо "GW150914."
Наблюдение, о котором было объявлено 11 февраля с глобальной помпой, не только подтвердило одно из последних предсказаний 100-летней общей теории относительности Эйнштейна, оно также показало нам, что черные дыры, с массой около 30 солнечных, существуют и может оказаться более распространенными, чем предсказывают современные теории. Это обнаружение также является первым дразнящим типом астрономии, который в будущем изменит способ, которым мы видим Вселенную. Гравитационно-волновая астрономия представляет собой сдвиг парадигмы от электромагнитного спектра; теперь мы можем видеть невидимые энергетические события, которые производят гравитационные волны, но не могут давать каких-либо электромагнитных проявлений.
Сегодня, однако, НАСА объявило, что её космическая обсерватория гравитационных волн обнаружила слабый сигнал вблизи от предсказанного источника гравитационных волн, что открывает захватывающие перспективы проникновения в суть этого конкретного слияния черных дыр.
Космический телескоп гамма-излучения НАСА имени Ферми обнаружил очень слабый и краткий всплеск рентгеновских лучей высоких энергий, соответствующий короткому гамма-всплеску (или GRB), менее чем через пол- секунды после того, как LIGO зарегистрировала GW150914. Это удивительно - предполагалось, согласно пресс-релиза НАСА, что при столкновении черных дыр, они делают это "чисто", не производя какого либо электромагнитного излучения. Таким образом, есть два сигнала, связанные с одним событием? Время делает его весьма вероятным; есть только 0,2 процента вероятности того, что они произошли в одном участке неба в одно и то же время, но принадлежали к двум различным явлениям высоких энергий.
"Это дразнящее открытие с низкой вероятностью может быть ложной тревогой, но прежде чем мы сможем начать переписывать учебники, мы должны видеть больше событий, связанных с гравитационными волнами от слияния черных дыр", - сказал Валерий Коннотон, член команды Gamma-ray Burst Monitor (GBM) в Национальном космическом, научно-техническом центр в Хантсвилле, штат Алабама.
Большинство ГВ, как полагают, должны быть созданы, когда массивные звезды раздуваются после сжигания топлива, а затем взрываются, образуя черные дыры. Они известны как источники интенсивного излучения "длинных гамма-всплесков", которые обнаруживаются как вспышка гамма-лучей и высокоэнергетических рентгеновских лучей, исходящих из полюса звезды в момент взрыва. Существует, однако, более загадочный тип GRB с коротким периодом (менее 2-х секунд) и, возможно, он связан со слиянием черной дыры и нейтронной звезды.
Теперь, когда астрономы имеют доступ к спектру гравитационных волн, возможно, найдена истинная природа "коротких гамма-всплесков".
"С помощью всего лишь одного совместного мероприятия – совместного детектирования гамма-лучей и гравитационных выясняется точно, что вызывает короткие GRB," - сказал Линди Blackburn, постдокторант в Гарвард-Смитсоновском центре астрофизики в Кембридже, штат Массачусетс и член научной коллаборации LIGO. "Существует невероятное взаимодействие между двумя наблюдениями, гамма-лучами, раскрывающие подробности энергетики источника и локальную среду и гравитационными волнами, обеспечивающими уникальный тест динамики, ведущей к событию".
Сигнал гравитационной волны был порожден быстрым раскручиванием спирали и столкновения двух черных дыр, событию, которое создало ныне известное «чирикание черных дыр». Но если на самом деле наблюдение телескопа Ферми является одним и тем же событием, астрофизикам придется выяснить, как это происходит. Слияние черных дыр не должно генерировать значительное количество энергии в электромагнитном спектре при отсутствии некоторого количества газа вблизи области слияния. Но думается, что подавляющее большинство любых газов, окружающих бинарные черные дыры давно бы исчезло.
Короче говоря, этот слабый GRB сигнал пришел как сюрприз и физики должны решить понимаем ли мы в полной мере динамику слияний черных дыр или мы видим некоторую новую физику, которая до сих пор оставалась скрытой.
Какой бы ни была причина, это только начало захватывающей эры астрономии гравитационных волн, которая не только позволит нам исследовать некоторые из самых экстремальных явлений во Вселенной, без сомнения, отвечая на многие вопросы, но и раскроет много новых космических тайн.