V-kosmose.com

Мы только что услышали пространственно-временной «пульс» возрождения черной дыры

Мы только что услышали пространственно-временной «пульс» возрождения черной дыры

Сегодняшний день войдет в историю как день, когда мы напрямую обнаружили гравитационные волны. Открытие, сделанное учеными научного сотрудничества ЛИГО (LIGO), является событием достойного Нобелевской премии, которое равно или даже превосходит открытие бозона Хиггса в 2012 году и реализацию Эдвином Хабблом в 1929 году теории расширяющейся Вселенной.

«Теперь мы можем услышать Вселенную, - сказала физик и представитель ЛИГО Габриэла Гонсалес во время исторической встречи Национального научного фонда в четверг в Вашингтоне округ Колумбия. – Обнаружения является началом новой эры: область гравитационной астрономии теперь реальность».

Хотя гравитационные волны впервые были предложены теорией общей относительности Эйнштейна век назад, только сейчас у человечества появилась технология способная физически измерить эту рябь в пространстве-времени. Используя ЛИГО, оборудованной лазерной интерферометрической гравитационно-волновой обсерваторией, можно измерить крошечные пространственно-временные колебания. А вскоре после модернизации чувствительности в сентябре прошлого года, Вселенная преподнесла ЛИГО гравитационный подарок.

Гравитационные волны генерируются, когда массивные объекты ускоряются, сталкиваются или взрываются. Если мы сможем измерить гравитационную волну этих событий, то мы сможем много разузнать об их свойствах и даже использовать эти знания для новой эры гравитационной волновой астрономии.

Это был бы сдвиг парадигмы от «обычной» астрономии, которая изучает космическое излучение от электромагнитного спектра; спектр гравитационных волн может выявить «темную» Вселенную, где сталкиваются черные дыры, а нейтронные звезды тихо облетают друг друга в ночи.

А 14 сентября 2015 года одно из самых больших, как считается, во Вселенной извержений гравитационных волн было обнаружено только что модернизированной лазерной системой ЛИГО.

Примерно в 1.3 млрд. световых лет от Земли две черные дыры оказались в ловушке их взаимного гравитационного колодца и начали вращаться вокруг друг друга с огромной скоростью. Двойные черные дыры считаются неотъемлемой частью космического пейзажа. Но это был первый случай, когда нам удалось обнаружить непосредственно две черные дыры с массой, равняющейся 29 и 36 наших Солнц еще до слияния. Это удивительное слияние можно увидеть благодаря компьютерной визуализации.

Однако их гравитационный бой был недолгим. В доли секунды два быстро вращающихся объекта соприкоснулись и выплеснули яростную энергию. В одно мгновение черные дыры потеряли три массы нашего Солнца – эта масса была преобразована в чистую гравитационную энергию.

Если вспомнить нашу аналогию с «бросанием камушка в пруд», которую мы предложили для генерации гравитационных волн, то ситуация с черной дырой это как если в пруд швырнуть большой кирпич. При этом произошел гигантский волновой всплеск гравитационной энергии, который произвел эту пространственно-временную рябь во Вселенной.

Далее 1.3 млрд. лет спустя эти волны достигли Земли. И так уж случилось, что ЛИГО как раз в этот момент была модернизирована, и готова обнаружить это древнее событие. Это космическая интуитивная прозорливость во всей красе.

Теория предполагает, что, когда две черные дыры сталкиваются и сливаются, их сигнальная гравитационная волна должна произвести очень быстрый импульс, а замедления достаточно, чтобы при столкновении услышать это «пульсирование». И что вы думаете? Почти так же, как и было предсказано компьютерными моделями, основанных на 100-летнем уравнении теории относительности Эйнштейна, черная дыра «пульсировала». Можно послушать:

Этот звук представляет собою тот момент, когда две спиралевидные черные дыры слились в одну. Такое событие, как полагают, происходит во Вселенной каждый 15 минут. Это настоящее воплощение физического квеста, который прошли физики за 100 лет.

Здесь не стоит вопрос в достоверности сигнала, ведь это лишь начало для наблюдения таких встреч. Тем более, что этот «пульс» был предсказан и он представляет настоящее перерождение черной дыры.

Когда сидишь и серьезно думаешь об этом, то становится трудно понять, что это сигнал из двух черных дыр, пролетающий сквозь нашу планету. И на самом деле, это сигнал проходит сквозь каждого из нас. Это произошло бесчисленное количество раз, и будет продолжаться и в будущем. Но теперь у нас появился специальный «слуховой аппарат», который поможет это уловить.

Более того, благодаря времени сигнала, принимаемого двумя станциями ЛИГО, мы узнаем, откуда он пришел. Станция Ливингстон (Луизиана) услышала сигнал за 7 миллисекунд до станции Ханфорд (Вашингтон), а это значит, что он пришел из южного небесного полушария.

Тот факт, что мы имеем очень приблизительное знание о том, где возникли волны, дает нам представление о потенциально очень «светлом» будущем для астрономии гравитационных волн. Если добавить больше станций в сеть, то можно увеличить задержку сигнала, и мы сможем определить местонахождение наиболее гравитационных областей Вселенной. А благодаря этому можно получить доступ к гравитационному ландшафту космоса. Кто знает, какие еще тайны мы раскроем.