После пятилетнего усовершенствования наиболее мощный детектор гравитационных волн вновь приступил к работе - обнаружению мельчайших колебаний в пространстве-времени.
Лазерная интерферометрическая обсерватория, изучающая гравитационные волны (LIGO) состоит из двух отдельно расположенных объектов, находящихся в Городах Вашингтон и Луизиана. Ее предназначение - обнаружение прохождения гравитационных волн в окружающем нас пространстве-времени. Гравитационные волны образуются при ускорении и замедлении движения космических объектов с колоссальной массой, их могут генерировать, как прогнозируют ученые, такие экстремальные космические события, как столкновения черных дыр и вспышки сверхновых звезд. Распространение гравитационных волн в пространстве, сохраняющих энергию этих событий, напоминает водную рябь, идущую по поверхности пруда.
Появление возможности обнаружения подобных волн откроет новую эру в гравитационной волновой астрономии. Полученные сигналы можно использовать для изучения внутренних процессов ряда наиболее энергичных событий во Вселенной.
Первый этап наблюдений LIGO проходил на протяжении 2002 - 2010 гг, но за эти 8 лет обсерватория не обнаружила сигналов, подтверждающих существование гравитационных волн. Проведенное усовершенствование интерферометров позволит снизить уровень нежелательного шума, создающего помехи при работе оборудования. Это позволит обновленной обсерватории перейти на новый, более точный режим поиска этих неуловимых гравитационных колебаний. В пятницу обновленный LIGO приступил к исследованиям, обладая в 3 раза большей чувствительностью по сравнению со своим предшественником.
Как утверждают сотрудники обсерватории, новые и усовершенствованные детекторы смогут обнаружить гравитационные волны, идущие с расстояния, составляющего 225 миллионов световых лет. При исследованиях, которые проводились до обновления оборудования, протяженность расстояния, охватываемого поиском, не превышала 65 миллионов световых лет. (Для сравнения, обновленный LIGO может обнаружить гравитационные волны, которые исходят из области космоса, расположенной в 10 раз дальше ближайшей к нашему Млечному Пути галактики Андромеды.) Такое улучшение чувствительности позволит охватить в 27 раз большую площадь пространства относительно предыдущих исследований.
Существование гравитационных волн предсказывает общая теория относительности Эйнштейна и косвенные наблюдения убеждают астрофизиков в том, что они имеются и оказывают определенное влияние. В то же время уловить их в окружающем нас космическом пространстве при непосредственном наблюдении не получается. Это означает, что колебания гравитационных волн слабее, чем считали раньше, и для их обнаружения нужны более чувствительные приборы (например, усовершенствованный LIGO).
Хотя поиск до сих пор был достаточно сложным, занимающиеся этим важным экспериментом ведущие ученые надеются обнаружить эти волны в пространстве-времени.
Как отметил в интервью BBC World Service Кип Торн, являющийся физиком-теоретиком Калифорнийского технологического института, стоявший у истоков этого исследовательского эксперимента, нет сомнений в том, что гравитационные колебания будут найдены. Если даже обновленная обсерватория не сможет найти признаки их существования, это будет очень удивительно.
Дэвид Рэйц, исполнительный директор программы LIGO Калифорнийского технологического института в своем пресс-релизе утверждает, что экспериментальные попытки обнаружения гравитационных волн проводятся уже более 50 лет, но до сих пор не были обнаружены из-за того, что они очень редки и имеют минимальную амплитуду колебаний.
Но насколько они малы? Так как гравитационные волны проходят через окружающий нас космос, мелкие колебания, возникающие в пространстве, отделяющем объекты, должны быть обнаружены, и современные лазеры системы способны определить колебания, составляющие одну миллиардную часть ширины атома. Но с увеличением чувствительности интерферометра, он может начать ощущать нежелательные сигналы. Вследствие этого обсерваторию LIGO построили в виде двух отдаленных друг от друга объектов, расположенных на противоположных сторонах США. Если одна станция обнаруживает слабый сигнал, а вторая - нет, это могут быть местные колебания, которые вызваны сейсмической активностью или движущимся транспортом. При обнаружении сигнала обеими станциями можно предположить о том, что обнаружена гравитационная волна.
Теперь же, при использовании новой технологии, стабилизующей зеркала интерферометра усовершенствованной обсерватории, шумы, влияющие на чувствительность LIGO, удалены, что позволяет детектору ощущать намного более слабые сигналы. Это может стать началом новой эры астрономии, изучающей гравитационные волны. Ученые надеются, что благодаря точной настройке оборудования, оно сможет улавливать волны на расстоянии, в 10 раз превышающем прежнее, что позволит обнаружить отголоски крупнейших космических столкновений.
К тому же, как добавил Рэйц, способность обсерватории видеть в 10 раз больше поможет обнаружить большое количество слияние двойных нейтронных звезд ежегодно.