Гравітаційні хвилі змінюють простір

0

На початку 2016 року міжнародна колаборація фізиків вперше в історії людства зареєструвала гравітаційні хвилі. Хвилі були породжені злиттям двох чорних дір і виявлені за допомогою спеціального детектора-інтерферометра LIGO, який знаходиться в США. Що таке гравітаційні хвилі, чому для їх відкриття потрібен був цілий вік і яка в цьому роль російських вчених? Про це розповів керівник астрономічної обсерваторії ярмо, науковий керівник Іркутського планетарію Сергій Язєв.

082

– Сто років тому Альберт Ейнштейн завершив роботу над загальною теорією відносності. Нова на ті часи теорія допускала існування так званих гравітаційних хвиль, які виникають постійно і всюди. Простий приклад: ми махаємо рукою, від руки розходяться гравітаційні хвилі. Але гравітація – найслабша сила з усіх існуючих в природі, і щоб зафіксувати гравітаційні хвилі, необхідна наявність двох факторів. По-перше, має відбутися якесь потужне подія, при якому задіяні гігантські маси, наприклад, злиття зірок між собою, падіння однієї зірки на іншу або щось подібне. А по-друге, потрібна неймовірно чутлива апаратура, яка зафіксувала б сигнал від цієї події на Землі.

Ідея про те, як зареєструвати гравітаційні хвилі, існує вже багато десятиліть. Фізики прекрасно розуміли, що потрібно зробити, але потрібних технологій довгий час просто не існувало. Детектор-інтерферометр LIGO в США, який виявив сигнали гравітаційних хвиль, був задуманий ще в 1992 році. Тривалий час фізикам нічого не вдавалося зафіксувати, тому що установці не вистачало чутливості. Справа в тому, що гравітаційні хвилі – це, по суті, коливання якоїсь суті, яке фізики називають «простір-час». Це, наприклад, означає, що відстань між двома елементами установки може почати коливатися, тому що сам простір змінює свої властивості. Виявилося, що необхідна чутливість приладу знаходиться за межами реального сприйняття – амплітуда коливань повинна бути приблизно в 10 тисяч разів менше, ніж розміри ядра атома. Це фантастичні точності. У минулому році установка була модернізована, після чого вдалося зафіксувати сигнал з глибин Всесвіту про надзвичайно потужному подію – злиття двох чорних дір. Воно відбулося один мільярд триста мільйонів років тому, і тільки 14 вересня минулого року його відгомони дійшли до Землі. Завдяки одночасно зафіксованим гамма-сплеску стало зрозуміло, що це не випадковий шум. Фахівці дуже довго перевіряли результат і тільки в лютому ризикнули оповістити світ про те, що велике відкриття зроблене.

– Сергій Арктуровіч, яке значення для науки має відкриття гравітаційних хвиль?

– Гравітаційні хвилі проходять крізь що завгодно. Це означає, що ми будемо отримувати новий тип інформації про фізичні процеси. Під час події 14 вересня три маси Сонця, коли злилися дві чорні діри, перетворилися в енергію гравітаційних хвиль. Це жахлива енергія, тому навіть на відстані мільярд триста мільйонів світлових років ми відчули цю подію. Уявіть: тремтіння простору, яка поширилася по всьому Всесвіті.

Важливо відзначити, що одночасно з реєстрацією гравітаційних хвиль зроблено кілька інших відкриттів. По-перше, отримано доказ про існування чорних дір. Астрономи, астрофізики в цьому не сумнівалися, але деякі фізики-теоретики до недавнього часу заперечувала існування таких об’єктів. По-друге, підтверджено, що гравітаційні хвилі поширюються зі швидкістю світла, що було передбачене в загальній теорії відносності.

Потрібно сказати ще про одне відкриття. Є таке поняття «горизонт подій чорної діри». Дві дірки зливалися між собою, горизонт подій придбав якусь складну форму і коливався. Вийшла оболонка, під якою вже чорна діра, а зовні ще немає. Цей ефект – динаміка горизонту подій – був вперше зафіксований під час спостережень, хоча ніхто не очікував такого роду відкриття.

– Російські вчені брали участь в експерименті по реєстрації гравітаційних хвиль?

– Детектор-інтерферометр американський, але досвід ставила міжнародна команда, в складі якої були і російські фахівці. Установка ловила самі гравітаційні хвилі, але потрібно було зрозуміти, звідки вони прийшли, яка подія їх викликало. Так ось, для цього в програмі використовувалися телескопи всього світу, в тому числі російська мережа телескопів «МАЙСТЕР». Однак визначити джерело хвиль вдалося все ж за допомогою зарубіжної техніки.

Багато теоретичні основи експерименту, поставленого в США, створені в Росії. У нашій країні одним з піонерів пошуку гравітаційних хвиль був відомий фізик, співробітник МГУ Володимир Брагінський.

Московський астрофізик, керівник проекту «МАЙСТЕР» Володимир Ліпунов разом з колегами ще в 1992 році опублікував статтю, в якій говорилося, що першою подією для фіксації гравітаційних хвиль буде саме злиття чорних дір. Крім того, відомо, що російські вчені внесли вклад в розробку конструкції детектора-інтерферометра. В цілому близько тисячі чоловік, так чи інакше, брали участь в проекті, і російські фізики внесли свій вклад в загальну справу.

– Чи може відкриття гравітаційних хвиль претендувати на Нобелівську премію з фізики?

– В цілому відкриття гравітаційних хвиль – це подія нобелівського класу. У більшості випадків відкриття відбуваються несподівано. Але в останні кілька років були два винятки, коли відкриття передбачали, і вони відбувалися. Йдеться про бозон Хіггса, відкриття якого чекали кілька десятиліть, і гравітаційних хвиль, для підтвердження яких потрібна була сотня років. Всі ці події були теоретичні передбачені, в обох випадках теорія виявилася правильною і підтвердилася спостереженнями. У 2013 році найвищу нагороду з фізики була присуджена Франсуа Енглером і Пітеру Хіггса. Думаю, що за відкриття гравітаційних хвиль теж буде присуджена Нобелівська премія.

Джерело

Попередня статтяУ США знайшли сліди незвіданої цивілізації
Наступна статтяВчені з’ясували несподіваний факт про гробницю Тутанхамона

НАПИСАТИ ВІДПОВІДЬ

Будь ласка, введіть свій коментар!
Будь ласка, введіть своє ім'я тут