Mojuokite ranka ir gravitacinės bangos bėgs visoje Visatoje.
S. Popovas, M. Prochorovas. Fantominės Visatos bangos

Astrofizikoje įvyko įvykis, kurio laukta dešimtmečius. Po pusę amžiaus trukusių paieškų pagaliau buvo atrastos gravitacinės bangos, paties erdvėlaikio virpesiai, kuriuos Einšteinas numatė prieš šimtą metų. 2015 m. rugsėjo 14 d. atnaujinta LIGO observatorija aptiko gravitacinės bangos pliūpsnį, susijungus dviem juodosioms skylėms, kurių masė yra 29 ir 36 Saulės masių, tolimoje galaktikoje, esančioje maždaug už 1,3 milijardo šviesmečių. Gravitacinių bangų astronomija tapo visateise fizikos šaka; ji mums atsivėrė naujas būdas stebėti Visatą ir leis mums ištirti anksčiau neprieinamus stiprios gravitacijos padarinius.

Gravitacinės bangos

Galite sugalvoti įvairių gravitacijos teorijų. Visi jie vienodai gerai apibūdins mūsų pasaulį, jei tik apsiribosime vienu jo pasireiškimu – Niutono visuotinės gravitacijos dėsniu. Tačiau yra ir kitų, subtilesnių gravitaciniai efektai, kurie buvo eksperimentiškai išbandyti Saulės sistemos mastu, ir jie nurodo vieną konkrečią teoriją – bendrąjį reliatyvumą (GR).

Bendrasis reliatyvumas nėra tik formulių rinkinys, tai esminis gravitacijos esmės vaizdas. Jei įprastoje fizikoje erdvė tarnauja tik kaip fonas, fizikinių reiškinių konteineris, tai GTR ji pati tampa reiškiniu, dinaminiu dydžiu, kuris kinta pagal GTR dėsnius. Būtent šie erdvės laiko iškraipymai lygaus fono atžvilgiu – arba, geometrijos kalba, erdvės ir laiko metrikos iškraipymai – jaučiami kaip gravitacija. Trumpai tariant, bendrasis reliatyvumas atskleidžia geometrinę gravitacijos kilmę.

Bendroji reliatyvumo teorija turi lemiamą prognozę: gravitacines bangas. Tai yra erdvės laiko iškraipymai, kurie gali „atsiplėšti nuo šaltinio“ ir, išsilaikydami, nuskristi. Tai gravitacija savaime, niekieno, sava. Albertas Einšteinas pagaliau suformulavo bendrąjį reliatyvumą 1915 m. ir beveik iš karto suprato, kad jo išvestos lygtys leidžia egzistuoti tokioms bangoms.

Kaip ir bet kuri sąžininga teorija, toks aiškus bendrojo reliatyvumo numatymas turi būti patikrintas eksperimentiškai. Bet koks judantis kūnas gali skleisti gravitacines bangas: planetas, aukštyn išmestą akmenį ar rankos mostą. Tačiau problema yra ta gravitacinė sąveika tokie silpni, kad jokie eksperimentiniai įrenginiai negali aptikti gravitacinių bangų spinduliavimo iš įprastų „spinduliuotojų“.

Norint „persekioti“ galingą bangą, reikia labai iškraipyti erdvėlaikį. Idealus variantas yra dvi juodosios skylės, besisukančios viena aplink kitą glaudžiai šokdamos, maždaug jų atstumu gravitacinis spindulys(2 pav.). Metrikos iškraipymai bus tokie stiprūs, kad pastebima šios poros energijos dalis išsiskirs į gravitacines bangas. Prarasdama energiją, pora suartės, sukasi vis greičiau, vis labiau iškraipys metriką ir generuos dar stipresnes gravitacines bangas – kol galiausiai įvyks radikalus visko pertvarkymas. gravitacinis laukasŠi pora ir dvi juodosios skylės nesusilies į vieną.

Toks juodųjų skylių susiliejimas yra milžiniškos galios sprogimas, tačiau visa ši skleidžiama energija nueina ne į šviesą, ne į daleles, o į erdvės virpesius. Išspinduliuojama energija bus pastebima dalis pradinė masė juodųjų skylių, ir ši spinduliuotė išsitaškys per sekundės dalį. Panašius svyravimus sukels neutroninių žvaigždžių susiliejimas. Šiek tiek silpnesnis gravitacinių bangų energijos išsiskyrimas taip pat lydi kitus procesus, pavyzdžiui, supernovos branduolio griūtį.

Gravitacinės bangos sprogimas susijungus dviem kompaktiškiems objektams turi labai specifinį, gerai apskaičiuotą profilį, parodytą Fig. 3. Virpesių periodą lemia dviejų vienas kitą supančių objektų judėjimas orbitoje. Gravitacinės bangos neša energiją; dėl to objektai suartėja ir sukasi greičiau – ir tai matoma tiek svyravimų pagreityje, tiek amplitudės padidėjimu. Tam tikru momentu įvyksta susiliejimas, išspinduliuojama paskutinė stipri banga, o po to seka aukšto dažnio „pasigirdimas“ ( suskambėti) - susidariusios juodosios skylės drebėjimas, kuris „numeta“ visus ne sferinius iškraipymus (šis etapas nepavaizduotas paveikslėlyje). Žinodami šį būdingą profilį, fizikai gali ieškoti silpno tokio susijungimo signalo labai triukšminguose detektoriaus duomenyse.

Erdvės ir laiko metrikos svyravimai – grandiozinio sprogimo gravitacinės bangos aidas – iš šaltinio išsklaidys visą Visatą visomis kryptimis. Jų amplitudė silpnėja didėjant atstumui, panašiai kaip taškinio šaltinio ryškumas mažėja tolstant nuo jo. Kai Žemę pasieks pliūpsnis iš tolimos galaktikos, metriniai svyravimai bus 10–22 ar net mažesni. Kitaip tariant, atstumas tarp objektų, fiziškai nesusijusių vienas su kitu, periodiškai didės ir mažės tokiu santykiniu dydžiu.

Šio skaičiaus dydį lengva nustatyti atsižvelgiant į mastelį (žr. V. M. Lipunovo straipsnį). Neutroninių žvaigždžių ar žvaigždžių masių juodųjų skylių susiliejimo momentu šalia jų esančios metrinės iškraipymai yra labai dideli – maždaug 0,1, todėl gravitacija yra stipri. Toks didelis iškraipymas paveikia plotą, kurio dydis yra panašus į šių objektų dydį, ty kelis kilometrus. Tolstant nuo šaltinio, virpesių amplitudė mažėja atvirkščiai proporcingai atstumui. Tai reiškia, kad 100 Mpc = 3·10 21 km atstumu svyravimų amplitudė sumažės 21 dydžiu ir taps apie 10 −22.

Žinoma, jei susijungimas įvyks mūsų gimtojoje galaktikoje, Žemę pasiekiantys erdvėlaikio virpesiai bus daug stipresni. Tačiau tokie įvykiai vyksta kartą per kelis tūkstančius metų. Todėl tikrai reikėtų pasikliauti tik tokiu detektoriumi, kuris galės pajusti neutroninių žvaigždžių ar juodųjų skylių susiliejimą nuo dešimčių iki šimtų megaparsekų, o tai reiškia, kad jis apims daugybę tūkstančių ir milijonų galaktikų.

Čia reikia pridurti, kad netiesioginis gravitacinių bangų egzistavimo požymis jau buvo atrastas ir netgi buvo apdovanotas Nobelio fizikos premija už 1993 m. Ilgalaikiai pulsaro stebėjimai dvejetainėje sistemoje PSR B1913+16 parodė, kad orbitos periodas mažėja lygiai tokiu pat greičiu, kaip numato bendroji reliatyvumo teorija, atsižvelgiant į energijos nuostolius dėl gravitacinės spinduliuotės. Dėl šios priežasties beveik nė vienas mokslininkas neabejoja gravitacinių bangų tikrumu; tik klausimas kaip juos sugauti.

Paieškos istorija

Gravitacinių bangų paieškos prasidėjo maždaug prieš pusę amžiaus – ir beveik iš karto virto sensacija. Josephas Weberis iš Merilendo universiteto sukūrė pirmąjį rezonansinį detektorių: tvirtą dviejų metrų aliuminio cilindrą su jautriais pjezoelektriniais jutikliais šonuose ir gera vibracijos izoliacija nuo pašalinių virpesių (4 pav.). Kai gravitacinė banga praeina, cilindras laike rezonuoja su erdvės-laiko iškraipymais, kuriuos jutikliai turėtų užregistruoti. Weberis sukonstravo kelis tokius detektorius, o 1969 m., išanalizavęs jų rodmenis per vieną iš seansų, tiesiai pareiškė, kad „gravitacinių bangų garsą“ užregistravo keliuose detektoriuose, esančiuose dviejų kilometrų atstumu (J. Weber, 1969 m. Gravitacinės spinduliuotės atradimo įrodymai). Jo paskelbta virpesių amplitudė pasirodė esanti neįtikėtinai didelė, maždaug 10–16, tai yra milijoną kartų didesnė už tipišką numatomą vertę. Mokslo bendruomenė Weberio žinią sutiko labai skeptiškai; Be to, kitos eksperimentinės grupės, ginkluotos panašiais detektoriais, vėliau negalėjo sugauti vieno panašaus signalo.

Tačiau Weberio pastangos suteikė impulsą visai šiai tyrimų sričiai ir pradėjo bangų medžioklę. Nuo 1970-ųjų Vladimiro Braginskio ir jo kolegų iš Maskvos valstybinio universiteto pastangomis SSRS taip pat įsitraukė į šias lenktynes ​​(žr. gravitacinių bangų signalų nebuvimą). Įdomi istorija apie tuos laikus yra rašinyje Jei mergina įkris į duobę... . Braginskis, beje, yra vienas iš visos kvantinių optinių matavimų teorijos klasikų; jis pirmasis sugalvojo standartinės kvantinių matavimų ribos koncepciją – pagrindinį optinių matavimų apribojimą – ir parodė, kaip jas iš esmės galima įveikti. Weber rezonansinė grandinė buvo patobulinta, o dėl gilaus įrenginio aušinimo triukšmas smarkiai sumažėjo (žr. šių projektų sąrašą ir istoriją). Tačiau tokių metalo detektorių tikslumas vis dar buvo nepakankamas, kad būtų galima patikimai aptikti numatomus įvykius, be to, jie buvo sureguliuoti taip, kad rezonuotų tik labai siaurame dažnių diapazone aplink kilohercus.

Daug perspektyvesni atrodė detektoriai, kurie naudojo daugiau nei vieną rezonuojantį objektą, bet stebėjo atstumą tarp dviejų nesusijusių, nepriklausomai kabančių kūnų, pavyzdžiui, dviejų veidrodžių. Dėl gravitacinės bangos sukeltos erdvės vibracijos atstumas tarp veidrodžių bus arba kiek didesnis, arba šiek tiek mažesnis. Be to, kuo ilgesnė ranka, tuo didesnį absoliutų poslinkį sukels tam tikros amplitudės gravitacinė banga. Šiuos virpesius gali pajusti tarp veidrodžių einantis lazerio spindulys. Tokia schema gali aptikti svyravimus plačiame dažnių diapazone – nuo ​​10 hercų iki 10 kilohercų, ir būtent tokiame diapazone skleis susiliejančios neutroninių žvaigždžių poros arba žvaigždžių masės juodosios skylės.

Šiuolaikinis šios idėjos įgyvendinimas remiantis Michelson interferometru atrodo taip (5 pav.). Veidrodžiai pakabinti dviejose ilgose, kelių kilometrų ilgio, statmenose viena kitai vakuuminėse kamerose. Prie įėjimo į instaliaciją lazerio spindulys padalijamas, praeina per abi kameras, atsispindi nuo veidrodžių, grįžta atgal ir vėl sujungiamas į permatomą veidrodį. Optinės sistemos kokybės koeficientas yra itin aukštas, todėl lazerio spindulys ne tik vieną kartą praskrieja pirmyn ir atgal, o ilgam užsitęsia šiame optiniame rezonatoriuje. „Tylioje“ būsenoje ilgiai parenkami taip, kad du spinduliai, vėl sujungus, atšauktų vienas kitą jutiklio kryptimi, o tada fotodetektorius būtų visiškai šešėlyje. Tačiau kai tik veidrodžiai, veikiami gravitacinių bangų, pasislenka mikroskopiniu atstumu, dviejų spindulių kompensacija tampa nepilna ir fotodetektorius pagauna šviesą. Ir kuo stipresnis poslinkis, tuo šviesesnę šviesą matys fotojutiklis.

Žodžiai „mikroskopinis poslinkis“ net neprilygsta perteikti efekto subtilumo. Veidrodžių poslinkį šviesos bangos ilgiu, tai yra mikronais, lengva pastebėti net ir be jokių gudrybių. Tačiau kai rankos ilgis yra 4 km, tai atitinka erdvės laiko svyravimus, kurių amplitudė yra 10–10. Pastebėti veidrodžių poslinkį pagal atomo skersmenį taip pat ne bėda – užtenka paleisti lazerio spindulį, kuris bėgs pirmyn ir atgal tūkstančius kartų ir gaus norimą fazės poslinkį. Bet tai taip pat suteikia daugiausiai 10–14. Ir mums reikia dar milijonus kartų nusileisti poslinkio skale, tai yra išmokti registruoti veidrodinį poslinkį net ne vienu atomu, o tūkstantosiomis atomo branduolio dalimis!

Kelyje į šią tikrai nuostabią technologiją fizikai turėjo įveikti daugybę sunkumų. Kai kurie jų yra grynai mechaniniai: ant pakabos reikia kabinti masyvius veidrodžius, kurie kabo ant kitos pakabos, kad ant trečios pakabos ir taip toliau – ir viskas tam, kad kuo labiau atsikratytum pašalinės vibracijos. Kitos problemos taip pat yra instrumentinės, bet optinės. Pavyzdžiui, kuo galingesnis optinėje sistemoje cirkuliuojantis spindulys, tuo silpnesnį veidrodžių poslinkį gali aptikti fotojutiklis. Tačiau per galingas spindulys netolygiai įkaitins optinius elementus, o tai neigiamai paveiks paties pluošto savybes. Šį efektą reikia kažkaip kompensuoti, o už tai 2000-aisiais buvo pradėta visa tyrimų programa šia tema (pasakymą apie šį tyrimą žr. naujienose „Įveikta kliūtis pakeliui į labai jautrų gravitacinių bangų detektorių“, „Elementai“ “, 2006-06-27). Galiausiai, yra grynai esminių fizinių apribojimų, susijusių su kvantiniu fotonų elgesiu ertmėje ir neapibrėžtumo principu. Jie riboja jutiklio jautrumą iki vertės, vadinamos standartine kvantine riba. Tačiau fizikai, naudodami sumaniai paruoštą kvantinę lazerio šviesos būseną, jau išmoko ją įveikti (J. Aasi ir kt., 2013. LIGO gravitacinių bangų detektoriaus padidintas jautrumas naudojant suspaustas šviesos būsenas).

Gravitacinių bangų lenktynėse dalyvauja visas sąrašas šalių; Rusija turi savo instaliaciją Baksano observatorijoje ir, beje, aprašyta Dmitrijaus Zavilgelskio dokumentiniame mokslo populiarinimo filme. „Belaukiant bangų ir dalelių“. Šių lenktynių lyderiai dabar yra dvi laboratorijos – amerikietiškas LIGO projektas ir itališkas detektorius „Virgo“. LIGO apima du identiškus detektorius, esančius Hanforde (Vašingtono valstija) ir Livingstone (Luiziana) ir atskirtus vienas nuo kito 3000 km. Turėti du nustatymus svarbu dėl dviejų priežasčių. Pirma, signalas bus laikomas užregistruotu tik tuo atveju, jei jį vienu metu matys abu detektoriai. Ir, antra, pagal gravitacinės bangos pliūpsnio skirtumą dviejuose įrenginiuose – ir jis gali siekti 10 milisekundžių – galima apytiksliai nustatyti, iš kurios dangaus dalies atkeliavo šis signalas. Tiesa, su dviem detektoriais paklaida bus labai didelė, tačiau pradėjus veikti Mergelei, tikslumas pastebimai padidės.

Griežtai kalbant, pirmą kartą buvo pasiūlyta gravitacinių bangų interferometrinio aptikimo idėja sovietų fizikai M.E.Herzenšteinas ir V.I.Pustovoitas dar 1962 m. Tuo metu lazeris buvo ką tik išrastas, o Weberis pradėjo kurti savo rezonansinius detektorius. Tačiau šis straipsnis nebuvo pastebėtas Vakaruose ir, tiesą pasakius, neturėjo įtakos realių projektų vystymui (žr. istorinė apžvalga Gravitacinių bangų aptikimo fizika: rezonansiniai ir interferometriniai detektoriai).

LIGO gravitacinės observatorijos sukūrimas buvo trijų mokslininkų iš Masačusetso technologijos instituto iniciatyva. Technologijos institutas(MIT) ir Kalifornijos technologijos instituto (Caltech). Tai Raineris Weissas, įgyvendinęs interferometrinio gravitacinių bangų detektoriaus idėją, Ronaldas Dreveris, pasiekęs aptikimui pakankamą lazerio šviesos stabilumą, ir Kipas Thorne'as, projekto teoretikas, dabar gerai žinomas plačiajai visuomenei. kaip mokslinis konsultantas filmas „Tarpžvaigždinis“. Apie ankstyvąją LIGO istoriją galite perskaityti neseniai duotame interviu su Raineriu Weissu ir Johno Preskill atsiminimuose.

Veikla, susijusi su interferometrinio gravitacinių bangų aptikimo projektu, prasidėjo aštuntojo dešimtmečio pabaigoje, ir iš pradžių daugelis žmonių taip pat abejojo ​​šio projekto įgyvendinamumu. Tačiau pademonstravus daugybę prototipų, dabartinis LIGO dizainas buvo parašytas ir patvirtintas. Jis buvo pastatytas paskutinį XX amžiaus dešimtmetį.

Nors pradinis postūmis projektui buvo iš JAV, LIGO yra tikrai tarptautinis projektas. Į jį finansiškai ir intelektualiai investavo 15 šalių, o bendradarbiavimo nariai yra daugiau nei tūkstantis žmonių. Įgyvendinant projektą svarbų vaidmenį atliko sovietų ir rusų fizikai. Įgyvendinant LIGO projektą nuo pat pradžių aktyviai dalyvavo jau minėta Vladimiro Braginskio grupė iš Maskvos valstybinio universiteto, o vėliau prie bendradarbiavimo prisijungė ir Taikomosios fizikos institutas iš Nižnij Novgorodo.

LIGO observatorija pradėjo veikti 2002 m. ir iki 2010 m. joje vyko šeši moksliniai stebėjimai. Gravitacinių bangų pliūpsniai nebuvo patikimai aptikti, o fizikai galėjo nustatyti tik viršutines tokių įvykių dažnio ribas. Tačiau tai jų pernelyg nenustebino: skaičiavimai parodė, kad toje Visatos dalyje, kurios detektorius tuomet „klausėsi“, pakankamai galingo kataklizmo tikimybė buvo maža: maždaug kartą per kelis dešimtmečius.

Finišo linija

Nuo 2010 iki 2015 metų LIGO ir Virgo bendradarbiavimas radikaliai modernizavo įrangą (tačiau Virgo dar tik ruošiamasi). Ir dabar ilgai lauktas taikinys buvo tiesioginiame akyse. LIGO – tiksliau, aLIGO ( Išplėstinė LIGO) – dabar buvo pasiruošęs gaudyti neutroninių žvaigždžių pliūpsnius 60 megaparsekų atstumu, o juodąsias skyles – šimtų megaparsekų atstumu. Gravitacinių bangų klausymui atviros Visatos tūris išaugo dešimt kartų, palyginti su ankstesniais seansais.

Žinoma, neįmanoma numatyti, kada ir kur įvyks kitas gravitacinių bangų bumas. Tačiau atnaujintų detektorių jautrumas leido tikėtis kelių neutroninių žvaigždžių susiliejimo per metus, todėl pirmojo sprogimo buvo galima tikėtis jau per pirmą keturių mėnesių stebėjimo sesiją. Jeigu kalbėtume apie visą aLIGO projektą, kuris truko kelerius metus, tai nuosprendis buvo itin aiškus: arba vienas po kito kris pliūpsniai, arba kažkas bendrojoje reliatyvumo teorijoje iš esmės neveikia. Abu bus dideli atradimai.

Nuo 2015 metų rugsėjo 18 dienos iki 2016 metų sausio 12 dienos vyko pirmoji aLIGO stebėjimo sesija. Visą tą laiką internete sklandė gandai apie gravitacinių bangų registravimą, tačiau bendradarbiavimas tylėjo: „renkame ir analizuojame duomenis ir dar nesame pasiruošę pranešti apie rezultatus“. Papildomą intrigą sukūrė tai, kad analizės proceso metu patys bendradarbiavimo nariai negali būti visiškai tikri, jog mato tikrą gravitacinės bangos pliūpsnį. Faktas yra tas, kad LIGO kompiuteryje kartais dirbtinai įtraukiamas į realių duomenų srautą. Tai vadinama „akluoju įpurškimu“, ir iš visos grupės tik trys žmonės (!) turi prieigą prie sistemos, kuri tai atlieka tam tikru momentu. Komanda turi sekti šį bangą, atsakingai jį analizuoti ir tik paskutiniuose analizės etapuose „atsiskleidžia kortos“ ir bendradarbiavimo nariai sužino, ar tai buvo tikras įvykis, ar budrumo išbandymas. Beje, vienu tokiu atveju 2010 metais net priėjo prie straipsnio parašymo, tačiau tada atrastas signalas pasirodė esąs tik „aklas iškamšas“.

Lyrinis nukrypimas

Norėdamas dar kartą pajusti akimirkos iškilmingumą, siūlau į šią istoriją pažvelgti iš kitos pusės, iš mokslo vidaus. Kai sunku, neprieinamas mokslinė problema nepasiduoda kelerius metus – tai normalus darbo momentas. Kai nepasiduoda daugiau nei vieną kartą, tai suvokiama visiškai kitaip.

Būdamas moksleivis skaitai mokslo populiarinimo knygas ir sužinai šią sunkiai įveikiamą, bet siaubingai įdomią mokslinę mįslę. Būdamas studentas studijuojate fiziką, rengiate pranešimus, o kartais, deramai ar ne, aplinkiniai primena apie jos egzistavimą. Tada jūs pats darote mokslą, dirbate kitoje fizikos srityje, tačiau reguliariai girdite apie nesėkmingus bandymus tai išspręsti. Žinoma, tu supranti, kad kažkur kažkas vyksta aktyvus darbas pagal jos sprendimą, tačiau galutinis rezultatas jums, kaip pašaliniam asmeniui, lieka nepakitęs. Problema suvokiama kaip statiškas fonas, kaip dekoracija, kaip amžina ir beveik nepakitusi jūsų mastu. mokslinis gyvenimas fizikos elementas. Kaip užduotis, kuri visada buvo ir bus.

Ir tada – jie tai išsprendžia. Ir staiga kelių dienų skalėje pajunti, kad fizinis pasaulio vaizdas pasikeitė ir kad dabar jį reikia suformuluoti kitais terminais ir užduoti kitus klausimus.

Žmonėms, tiesiogiai dirbantiems su gravitacinių bangų paieška, ši užduotis, žinoma, neliko nepakitusi. Jie mato tikslą, žino, ko reikia pasiekti. Jie, žinoma, tikisi, kad gamta taip pat pasitiks juos pusiaukelėje ir išmes galingą purslą į kokią nors netoliese esančią galaktiką, tačiau tuo pat metu supranta, kad net jei gamta ir ne taip palaiko, ji nebegalės pasislėpti nuo mokslininkų. . Tik klausimas, kada tiksliai jie galės pasiekti savo tikslus. techniniais tikslais. Jau minėtame filme galima išgirsti pasakojimą apie šį pojūtį iš kelis dešimtmečius gravitacinių bangų ieškančio žmogaus „Belaukiant bangų ir dalelių“.

Atidarymas

Fig. 7 parodyta pagrindinis rezultatas: abiejų detektorių įrašyto signalo profilis. Matyti, kad triukšmo fone norimos formos svyravimai pirmiausia pasirodo silpnai, o vėliau didėja amplitudė ir dažnis. Palyginus su skaitmeninių modeliavimų rezultatais, buvo galima išsiaiškinti, kuriuos objektus stebėjome besijungiančius: tai buvo juodosios skylės, kurių masė siekė maždaug 36 ir 29 Saulės mases, kurios susiliejo į vieną juodąją skylę, kurios masė siekė 62 Saulės mases (paklaida visi šie skaičiai atitinka 90 proc pasitikėjimo intervalas, yra 4 saulės masės). Autoriai prabėgomis pažymi, kad susidariusi juodoji skylė yra sunkiausia kada nors pastebėta žvaigždžių masės juodoji skylė. Skirtumas tarp bendros dviejų pradinių objektų masės ir galutinės juodosios skylės yra 3 ± 0,5 saulės masės. Šis gravitacinės masės defektas buvo visiškai paverstas skleidžiamų gravitacinių bangų energija maždaug per 20 milisekundžių. Skaičiavimai parodė, kad didžiausia gravitacinių bangų galia siekė 3,6 10 56 erg/s, arba, skaičiuojant pagal masę, maždaug 200 Saulės masių per sekundę.

Aptikto signalo statistinis reikšmingumas yra 5,1σ. Kitaip tariant, jei darytume prielaidą, kad šie statistiniai svyravimai sutampa vienas su kitu ir grynai atsitiktinai sukėlė tokį sprogimą, tokio įvykio tektų laukti 200 tūkstančių metų. Tai leidžia mums užtikrintai teigti, kad aptiktas signalas nėra svyravimas.

Laiko delsa tarp dviejų detektorių buvo maždaug 7 milisekundės. Tai leido įvertinti signalo atvykimo kryptį (9 pav.). Kadangi detektorių yra tik du, lokalizacija pasirodė labai apytikslė: pagal parametrus tinkama dangaus sferos sritis yra 600 kvadratinių laipsnių.

LIGO bendradarbiavimas neapsiribojo vien tik gravitacinių bangų registravimo fakto konstatavimu, bet ir atliko pirmąją šio stebėjimo pasekmių astrofizikai analizę. Straipsnyje Astrophysical implikations of the binary black hole merger GW150914, paskelbtame tą pačią dieną žurnale Astrophysical Journal Letters, autoriai įvertino tokių juodųjų skylių susijungimų dažnį. Rezultatas buvo bent vienas susijungimas vienam kubiniam gigaparsekui per metus, o tai atitinka optimistiškiausių modelių prognozes šiuo atžvilgiu.

Ką mums sako gravitacinės bangos

Naujo reiškinio atradimas po dešimtmečius trukusių paieškų nėra pabaiga, o tik naujos fizikos šakos pradžia. Žinoma, dviejų juodaodžių susijungimo gravitacinių bangų registracija yra svarbi savaime. Tai yra tiesioginis juodųjų skylių egzistavimo ir dvigubų juodųjų skylių egzistavimo bei gravitacinių bangų tikrovės įrodymas ir, paprastai tariant, geometrinio požiūrio į gravitaciją, kuriuo grindžiamas bendrasis reliatyvumas, teisingumo įrodymas. Tačiau fizikams ne mažiau vertinga tai, kad gravitacinių bangų astronomija tampa nauja tyrimų priemone, leidžiančia tyrinėti tai, kas anksčiau buvo neprieinama.

Pirma, tai naujas būdas žiūrėti į Visatą ir tyrinėti kosminius kataklizmus. Gravitacinėms bangoms nėra jokių kliūčių, jos be problemų praeina per viską, kas yra Visatoje. Jie yra savarankiški: jų profilyje pateikiama informacija apie procesą, dėl kurio jie gimė. Galiausiai, jei vienas didžiulis sprogimas sukelia optinį, neutrininį ir gravitacinį sprogimą, galime pabandyti juos visus sugauti, palyginti tarpusavyje ir suprasti anksčiau nepasiekiamas detales, kas ten įvyko. Galimybė pagauti ir palyginti tokius skirtingus vieno įvykio signalus yra pagrindinis visų signalų astronomijos tikslas.

Kai gravitacinių bangų detektoriai taps dar jautresni, jie galės aptikti erdvėlaikio drebėjimą ne susijungimo momentu, o likus kelioms sekundėms iki jo. Jie automatiškai išsiųs įspėjamąjį signalą į bendrą stebėjimo stočių tinklą, o astrofiziniai teleskopiniai palydovai, apskaičiavę siūlomo susijungimo koordinates, turės laiko apsisukti per šias sekundes. teisinga kryptimi ir pradėkite šaudyti į dangų prieš prasidedant optiniam sprogimui.

Antra, gravitacinės bangos sprogimas leis mums sužinoti naujų dalykų apie neutronines žvaigždes. Neutroninių žvaigždžių susijungimas iš tikrųjų yra naujausias ir ekstremaliausias eksperimentas su neutroninėmis žvaigždėmis, kurį gamta gali atlikti už mus, ir mes, žiūrovai, turėsime tik stebėti rezultatus. Tokio susijungimo stebėjimo pasekmės gali būti įvairios (10 pav.), o surinkę jų statistiką galime geriau suprasti neutroninių žvaigždžių elgesį tokioje egzotiškoje aplinkoje. Dabartinės padėties šia kryptimi apžvalgą galima rasti neseniai paskelbtoje S. Rosswog publikacijoje, 2015. Multi-messenger picture of compact binary mergers.

Trečia, supernovos pliūpsnio registravimas ir jo palyginimas su optiniai stebėjimai pagaliau leis mums detaliai suprasti, kas ten vyksta viduje, pačioje griūties pradžioje. Dabar fizikai vis dar turi sunkumų su skaitmeniniu šio proceso modeliavimu.

Ketvirta, gravitacijos teorijoje dalyvaujantys fizikai turi geidžiamą „laboratoriją“, skirtą stiprios gravitacijos poveikiui tirti. Iki šiol visi bendrosios reliatyvumo teorijos padariniai, kuriuos galėjome tiesiogiai stebėti, buvo susiję su gravitacija silpnuose laukuose. Galėtume numanyti, kas vyksta stiprios gravitacijos sąlygomis, kai erdvėlaikio iškraipymai pradeda stipriai sąveikauti su savimi, tik iš netiesioginių apraiškų, per optinį kosminių katastrofų aidą.

Penkta, atsirado nauja galimybė išbandyti egzotiškas gravitacijos teorijas. Šiuolaikinėje fizikoje jau yra daug tokių teorijų, žr., pavyzdžiui, joms skirtą skyrių iš populiarios A. N. Petrovo knygos „Gravitacija“. Kai kurios iš šių teorijų primena įprastinę bendrąją reliatyvumo teoriją silpnų laukų ribose, tačiau gali labai skirtis, kai gravitacija tampa labai stipri. Kiti pripažįsta naujo tipo gravitacinių bangų poliarizacijos egzistavimą ir prognozuoja greitį, kuris šiek tiek skiriasi nuo šviesos greičio. Galiausiai, yra teorijų, kurios apima papildomus erdvinius matmenis. Ką apie juos galima pasakyti remiantis gravitacinėmis bangomis, yra atviras klausimas, tačiau aišku, kad iš čia galima pasipelnyti tam tikros informacijos. Taip pat rekomenduojame perskaityti pačių astrofizikų nuomonę apie tai, kas pasikeis atradus gravitacines bangas, atrankoje apie Postnauką.

Ateities planai

Gravitacinių bangų astronomijos perspektyvos yra įdomiausios. Dabar baigta tik pirmoji, trumpiausia aLIGO detektoriaus stebėjimo sesija – ir jau už tai trumpas laikas buvo gautas aiškus signalas. Tiksliau būtų sakyti taip: pirmasis signalas buvo pagautas dar prieš oficialią startą, o bendradarbiavimas dar nepranešė apie visus keturis darbo mėnesius. Kas žino, gal ten jau yra keletas papildomų smaigalių? Vienaip ar kitaip, bet toliau, didėjant detektorių jautrumui ir plečiantis gravitacinių bangų stebėjimams prieinamai Visatos daliai, užfiksuotų įvykių skaičius augs kaip lavina.

Numatomas LIGO-Virgo tinklo seanso grafikas parodytas Fig. 11. Antrasis, šešis mėnesius truksiantis seansas prasidės šių metų pabaigoje, trečiasis užtruks beveik visus 2018 metus ir kiekviename etape detektoriaus jautrumas didės. Maždaug 2020 m. aLIGO turėtų pasiekti numatytą jautrumą, kuris leis detektoriui ištirti Visatą, ar nėra nuo mūsų nutolusių neutroninių žvaigždžių susijungimo iki 200 Mpc atstumu. Dar energingesniems juodųjų skylių susijungimo įvykiams jautrumas gali siekti beveik gigaparseką. Vienaip ar kitaip, stebėjimui prieinamos Visatos tūris padidės dešimtis kartų, palyginti su pirmuoju seansu.

Atnaujinta Italijos laboratorija Virgo taip pat pradės veikti vėliau šiais metais. Jo jautrumas yra šiek tiek mažesnis nei LIGO, bet vis tiek gana geras. Dėl trianguliacijos metodo erdvėje išdėstytų detektorių trijulė leis daug geriau atkurti šaltinių padėtį dangaus sfera. Jei dabar su dviem detektoriais lokalizacijos sritis siekia šimtus kvadratinių laipsnių, tai trys detektoriai sumažins ją iki dešimčių. Be to, Japonijoje šiuo metu statoma panaši KAGRA gravitacinių bangų antena, kuri pradės veikti po dvejų trejų metų, o Indijoje apie 2022-uosius planuojama paleisti LIGO-India detektorių. Dėl to po kelerių metų jis veiks ir reguliariai įrašys signalus. visas tinklas gravitacinių bangų detektoriai (13 pav.).

Galiausiai planuojama į kosmosą paleisti gravitacinių bangų instrumentus, ypač projektą eLISA. Prieš du mėnesius į orbitą buvo paleistas pirmasis bandomasis palydovas, kurio užduotis bus išbandyti technologijas. Realus gravitacinių bangų aptikimas dar toli. Tačiau kai ši palydovų grupė pradės rinkti duomenis, ji atvers dar vieną langą į Visatą – per žemo dažnio gravitacines bangas. Šis visų bangų požiūris į gravitacines bangas yra pagrindinis ilgalaikis šios srities tikslas.

Paralelės

Gravitacinės bangos buvo atrastos trečią kartą per pastaruosius metus, kai fizikai pagaliau įveikė visas kliūtis ir pasiekė iki tol nežinomas mūsų pasaulio sandaros subtilybes. 2012 metais buvo aptiktas Higso bozonas – dalelė, prognozuota beveik prieš pusę amžiaus. 2013 m. IceCube neutrinų detektorius įrodė astrofizinių neutrinų realumą ir pradėjo „žiūrėti į visatą“ visiškai nauju, anksčiau neprieinamu būdu - per neutrinus. didelės energijos. Ir dabar gamta vėl pasidavė žmogui: atsivėrė gravitacinių bangų „langas“ visatai stebėti, o tuo pat metu stiprios gravitacijos poveikis tapo prieinamas tiesioginiam tyrinėjimui.

Reikia pasakyti, kad čia niekur nebuvo „nemokamų“ iš gamtos. Paieškos buvo vykdomos labai ilgai, bet nedavė rezultatų, nes tada, prieš kelis dešimtmečius, įranga nepasiekė rezultato nei energijos, nei masto, nei jautrumo prasme. Būtent pastovus, kryptingas technologijų vystymas lėmė tikslą, kurio nesustabdė nei techniniai sunkumai, nei neigiami praėjusių metų rezultatai.

Ir visais trimis atvejais pats atradimo faktas buvo ne pabaiga, o priešingai – naujos tyrimų krypties pradžia, tai tapo nauju mūsų pasaulio zondavimo įrankiu. Higso bozono savybės tapo prieinamos matavimams – ir šiais duomenimis fizikai bando įžvelgti poveikį Nauja fizika. Dėl padidėjusios didelės energijos neutrinų statistikos neutrinų astrofizika žengia pirmuosius žingsnius. Bent jau to paties dabar tikimasi iš gravitacinių bangų astronomijos, ir optimizmui yra visos priežastys.

Šaltiniai:
1) LIGO Scientific Coll. ir Mergelė Coll. Gravitacinių bangų stebėjimas iš dvejetainės juodosios skylės susijungimo // Fizik. Rev. Lett. Paskelbta 2016 m. vasario 11 d.
2) Detection Papers – sąrašas techninius straipsnius, pridedamas prie pagrindinio straipsnio apie atradimą.
3) E. Berti. Požiūris: pirmieji juodųjų skylių susiliejimo garsai // Fizika. 2016. V. 9. N. 17.

Peržiūrėkite medžiagą:
1) Davidas Blairas ir kt. Gravitacinės bangos astronomija: dabartinė būsena // arXiv:1602.02872.
2) Benjamin P. Abbott ir LIGO Scientific Collaboration ir Virgo Collaboration. Gravitacinių bangų pereinamųjų įvykių stebėjimo ir lokalizavimo perspektyvos naudojant pažangiąją LIGO ir pažangiąją Mergelę // Gyvas kun. Reliatyvumas. 2016. V. 19. N. 1.
3) O. D. Aguiar. Rezonansinių-masių gravitacinių bangų detektorių praeitis, dabartis ir ateitis // Res. Astron. Astrofija. 2011. V. 11. N. 1.
4) Gravitacinių bangų paieška – medžiagos pasirinkimas žurnalo svetainėje Mokslas apie gravitacinių bangų paiešką.
5) Matthew Pitkin, Stuartas Reidas, Sheila Rowan, Jimas Houghas. Gravitacinių bangų aptikimas interferometrija (žemė ir erdvė) // arXiv:1102.3355.
6) V. B. Braginskis. Gravitacinių bangų astronomija: nauji matavimo metodai // UFN. 2000. T. 170. 743–752 p.
7) Peteris R. Saulsonas.

Gravitacinės bangos

Gravitacinė banga- gravitacinio lauko sutrikimas, „raibuliavimas“ erdvėlaikio audinyje, sklindantis šviesos greičiu. Gravitacijos bangas numato bendroji reliatyvumo teorija ir daugelis kitų gravitacijos teorijų, tačiau dėl ypatingo mažumo jos dar nebuvo tiesiogiai aptiktos. Nepaisant to, netiesioginiai jų egzistavimo įrodymai yra gana reikšmingi - Gravitacinių bangų bendrasis reliatyvumas numato artimų dvigubų žvaigždžių sistemų konvergencijos greitį, kuris sutampa su stebėjimais, dėl energijos praradimo dėl gravitacinių bangų emisijos.

Pagal bendrąją reliatyvumo teoriją gravitacinės bangos apibūdinamos bangų tipo Einšteino lygčių sprendimais, kurie atspindi erdvės ir laiko metrikos, judančios šviesos greičiu, sutrikimą. Šio sutrikimo pasireiškimas visų pirma turėtų būti periodinis pokytis atstumai tarp dviejų laisvai krintančių (ty neveikiamų jokių jėgų) bandomųjų masių. Amplitudė h gravitacinė banga yra bematis dydis – santykinis atstumo pokytis. Numatomos didžiausios gravitacinių bangų iš astrofizinių objektų (pavyzdžiui, kompaktiškų dvejetainių sistemų) ir reiškinių (supernovų sprogimų, neutroninių žvaigždžių susiliejimo, žvaigždžių gaudymo juodosiomis skylėmis ir kt.) amplitudės, matuojant Saulės sistemoje, yra labai mažos ( h=10 -18 -10 -23). Silpna (tiesinė) gravitacinė banga, pagal bendrąją reliatyvumo teoriją, yra skersinė ir apibūdinama dviem nepriklausomais komponentais (turi dvi poliarizacijas).

Gravitacinių bangų generavimas

Gravitacinę bangą skleidžia bet kokia pagreitinta judanti medžiaga. Kad atsirastų didelės amplitudės banga, reikia itin didelės emiterio masės ir (arba) didžiulių pagreičių, kad gravitacinės bangos amplitudė būtų tiesiogiai proporcinga generatoriaus pagreičiui ir masei, tai yra ~; mama. Tačiau jei objektas juda pagreitintu greičiu, tai reiškia, kad tam tikra jėga jį veikia iš kito objekto. Savo ruožtu šis kitas objektas patiria priešingą poveikį (pagal 3-ąjį Niutono dėsnį), ir paaiškėja, kad m 1 a 1 = −m 2 a 2. Pasirodo, du objektai gravitacines bangas skleidžia tik poromis, o dėl trukdžių jos gerokai panaikinamos. Todėl gravitacinė spinduliuotė bendrojoje reliatyvumo teorijoje visada turi bent keturpolio spinduliuotės daugiapolio pobūdį. Be to, nereliatyvistiniams spinduliuotojams spinduliuotės intensyvumo išraiškoje yra mažas parametras ( r- būdingas emiterio dydis, T- būdingas emiterio judėjimo laikotarpis, c- šviesos greitis vakuume).

Kita vertus, bendroji reliatyvumo teorija numato dvinarių žvaigždžių abipusio sukimosi pagreitį dėl energijos praradimo dėl gravitacinių bangų emisijos, ir šis efektas patikimai fiksuojamas keliose žinomose dvinarių kompaktiškų objektų sistemose ( ypač pulsarai su kompaktiškais kompanionais). 1993 m. „už naujo tipo pulsaro, suteikusio naujų galimybių tiriant gravitaciją, atradimą“ pirmojo dvigubo pulsaro PSR B1913+16 atradėjams Russellui Hulse'ui ir Josephui Taylorui jaunesniajam. buvo apdovanotas Nobelio fizikos premija. Tas pats reiškinys užfiksuotas dar keliais atvejais: pulsarams PSR J0737-3039, PSR J0437-4715 ir dvigubai baltųjų nykštukų sistemai RX J0806. Pavyzdžiui, atstumas tarp dviejų pulsarų PSR J0737-3039 pirmosios dvinarės žvaigždės dviejų komponentų A ir B sumažėja maždaug 2,5 colio (6,35 cm) per dieną dėl energijos praradimo gravitacinėms bangoms, ir tai vyksta pagal Einšteino teorija.

Remiantis skaičiavimais, stipriausi ir dažniausiai gravitacinių teleskopų ir antenų gravitacinių bangų šaltiniai yra nelaimės, susijusios su dvejetainių sistemų žlugimu netoliese esančios galaktikos. Tikimasi, kad artimiausiu metu patobulintuose gravitaciniuose detektoriuose bus užfiksuoti keli panašūs įvykiai per metus, iškraipantys metriką netoli Žemės 10 −21 - 10 −23.

Mūsų Visata užpildyta reliktinėmis gravitacinėmis bangomis, kurios pasirodė pirmaisiais laikais po Didžiojo sprogimo. Jų registracija leis gauti informacijos apie procesus Visatos gimimo pradžioje.

Taip pat žr

• Einstein@Home yra paskirstytas skaičiavimo projektas gravitacinių bangų paieškai.
• PSR B1913+16 – dviguba sistema- pulsaras, kurio tyrimas suteikė pirmąjį netiesioginį gravitacinių bangų egzistavimo patvirtinimą.
• PSR J0737-3039 yra dviguba pulsarinė sistema, kurios tyrimas suteikė reikšmingą netiesioginį gravitacinių bangų egzistavimo patvirtinimą.
• MiniGrail – gravitacinių bangų detektorius
• LISA – Gravitacinių bangų aptikimas naudojant erdvėlaivis

Pastabos

Literatūra

• Landau, L. D., Lifshits, E. M. Lauko teorija – 7-asis leidimas, pataisytas. - M.: Nauka, 1988. - 512 p. - („Teorinė fizika“, II tomas). - .- XIII skyrius
• Misner, K. Thorne, Wheeler Gravitacija. 34 skyrius.
• Lipunovas V. M. Dvigubų žvaigždžių pasaulyje. M.: Nauka, 1986 m.
• Lipunovas V. M. Visos neutroninės žvaigždės. M.: Išsilavinimas, 1989 m.
• Lipunovas V.M. Dirbtinė visata //. 1998. Nr 6. P. 82-89.
• Lipunovas V.M. Karinė astrofizikos paslaptis // Soroso edukacinis žurnalas. Nr.5. 83-89 p.
• Čerepaščiukas A. M. Juodosios skylės dvejetainiuose žvaigždžių sistemos// Soroso edukacinis žurnalas. 1997. Nr. 3. P. 87-93.
• Shakura N.I. Neutroninės žvaigždės ir juodosios skylės dvejetainių žvaigždžių sistemose. M.: Žinios, 1976 m.
• Shklovsky I. S. Žvaigždės, jų gimimas, gyvenimas ir mirtis. M.: Nauka, 1984 m.

Nuorodos

• Apžvalga UFN.

Wikimedia fondas.

2010 m.

Pažiūrėkite, kas yra „gravitacinės bangos“ kituose žodynuose:

Šiuolaikinė enciklopedija Gravitacinės bangos - GRAVITĖS BANGOS, gravitacijos teorijos numatytas kintamasis gravitacinis laukas, laisvai sklindantis erdvėje šviesos greičiu. Iki šiol gravitacinės bangos nebuvo tiesiogiai aptiktos dėl jų itin... ...

Iliustruotas enciklopedinis žodynas

Didysis enciklopedinis žodynas GRAVITACINĖS BANGOS, elektromagnetinių bangų gravitacinis ekvivalentas, pagal Einšteino bendrąją RELIatyvumo teoriją, sklindančios iš didelės masės kūno, pavyzdžiui, sprogusios ar subyrėjusios žvaigždės, sklinda šviesos greičiu.

Mokslinis ir techninis enciklopedinis žodynas Kintamoji gravitacija laukas, kurį skleidžia greitai judančios masės, „atsitrūksta“ nuo savo šaltinio ir, kaip ir elektros. mag. spinduliuotė sklinda erdvėje šviesos greičiu. (žr. GRAVITACINĖ SPINDULIJA). Fizinis......

Fizinė enciklopedija Kintamasis gravitacinis laukas, laisvai sklindantis erdvėje šviesos greičiu ir pasireiškiantis santykinių kūnų pagreičių atsiradimu. Gravitacinės bangos itin silpnai sąveikauja su medžiaga ir dar nebuvo eksperimentiškai aptiktos...

Enciklopedinis žodynas Skersinės bangos, skleidžiamos pagreitintų judančių masių ir sklindančios šviesos greičiu; žr. Gravitacinė spinduliuotė...

Didžioji sovietinė enciklopedija Kintamoji gravitacija laukas, laisvai sklindantis erdvėje šviesos greičiu ir pasireiškiantis giminaičių atsiradimu. kūno pagreitis G.v. Jie itin silpnai sąveikauja su eksperimentais ir dar nebuvo atrasti...

Gamtos mokslas. Enciklopedinis žodynas

Niekas neabejoja, kad šis atradimas bus apdovanotas Nobelio premija. Mokslininkai neskuba kalbėti apie jo praktinį pritaikymą. Tačiau jie primena, kad dar visai neseniai žmonija taip pat nežinojo, ką daryti su elektromagnetinėmis bangomis, kurios galiausiai sukėlė tikrą mokslo ir technologijų revoliuciją.

Kas yra gravitacinės bangos paprastais žodžiais

Gravitacija ir universali gravitacija- tai tas pats. Gravitacinės bangos yra vienas iš GPV sprendimų. Jie turi plisti šviesos greičiu. Jį skleidžia bet koks kūnas, judantis kintamu pagreičiu.

Pavyzdžiui, jis sukasi savo orbitoje kintamu pagreičiu, nukreiptu link žvaigždės. Ir šis pagreitis nuolat kinta. saulės sistema gravitacinėmis bangomis išspinduliuoja kelių kilovatų eilės energiją. Tai nereikšminga suma, palyginama su 3 senais spalvotais televizoriais.

Kitas dalykas – du pulsarai (neutroninės žvaigždės), skriejantys vienas kitą. Jie sukasi labai artimomis orbitomis. Tokią „porą“ atrado astrofizikai ir stebėjo ilgą laiką. Objektai buvo pasirengę kristi vienas ant kito, o tai netiesiogiai rodė, kad pulsarai skleidžia erdvės-laiko bangas, tai yra energiją savo lauke.

Gravitacija yra gravitacijos jėga. Mus traukia žemė. O gravitacinės bangos esmė – pokytis šiame lauke, kuris mus pasiekia itin silpnas. Pavyzdžiui, paimkite vandens lygį rezervuare. Gravitacinio lauko stiprumas – pagreitis laisvasis kritimas V konkretus taškas. Per mūsų tvenkinį perbėga banga ir staiga pasikeičia laisvojo kritimo pagreitis, tik šiek tiek.

Tokie eksperimentai prasidėjo praėjusio amžiaus 60-aisiais. Tuo metu jie taip ir sugalvojo: pakabino didžiulį aliuminio cilindrą, aušinamą, kad išvengtų vidinių šilumos svyravimų. Ir jie laukė, kol mus staiga pasieks banga po susidūrimo, pavyzdžiui, dviejų masyvių juodųjų skylių. Tyrėjai buvo kupini entuziazmo ir pasakė, kad viskas gaublys gali patirti gravitacinės bangos, sklindančios iš kosmoso, poveikį. Planeta pradės vibruoti, ir šias seismines bangas (suspaudimo, šlyties ir paviršiaus bangas) bus galima ištirti.

Svarbus straipsnis apie įrenginį paprasta kalba, ir kaip amerikiečiai ir LIGO pavogė sovietų mokslininkų idėją ir sukonstravo introferometrus, dėl kurių šis atradimas buvo įmanomas. Niekas apie tai nekalba, visi tyli!

Beje, gravitacinė spinduliuotė įdomesnė iš kosminės mikrobangų foninės spinduliuotės padėties, kurią jie bando rasti keisdami elektromagnetinės spinduliuotės spektrą. Relikvija ir elektromagnetinė spinduliuotė atsirado praėjus 700 tūkstančių metų po Didžiojo sprogimo, tada visatos plėtimosi metu, užpildyta karštomis dujomis su keliaujančiomis smūgio bangomis, kurios vėliau virto galaktikomis. Šiuo atveju natūralu, kad turėjo būti išspinduliuotas milžiniškas, protu nesuvokiamas erdvė-laiko bangų skaičius, turintis įtakos kosminės mikrobangų foninės spinduliuotės bangos ilgiui, kuris tuo metu dar buvo optinis. Rusų astrofizikas Sažinas rašo ir reguliariai skelbia straipsnius šia tema.

Klaidingas gravitacinių bangų atradimo aiškinimas

„Veidrodis kabo, jį veikia gravitacinė banga ir jis pradeda svyruoti. Ir net patys nereikšmingiausi amplitudės svyravimai mažesnio dydžio atomo branduolį pastebi instrumentai“ – tokia neteisinga interpretacija, pavyzdžiui, vartojama Vikipedijos straipsnyje. Nepatingėkite, suraskite sovietų mokslininkų straipsnį iš 1962 m.

Pirma, veidrodis turi būti masyvus, kad jaustųsi „raibuliukai“. Antra, jį reikia beveik atvėsti absoliutus nulis(Kelvinais), kad išvengtų savo šilumos svyravimų. Greičiausiai ne tik XXI amžiuje, bet ir apskritai niekada nepavyks aptikti elementarios dalelės – gravitacinių bangų nešėjos:

Pagaliau aptiktos gravitacinės bangos

Erdvės laiko svyravimai aptinkami praėjus šimtmečiui po to, kai Einšteinas juos numatė. Prasideda nauja astronomijos era.

Mokslininkai atrado erdvės laiko svyravimus, kuriuos sukelia juodųjų skylių susijungimas. Tai atsitiko praėjus šimtui metų po to, kai Albertas Einšteinas savo bendrojoje reliatyvumo teorijoje numatė šias „gravitacines bangas“, ir praėjus šimtui metų po to, kai fizikai pradėjo jų ieškoti.

Šį reikšmingą atradimą šiandien paskelbė lazerinio interferometro gravitacinių bangų observatorijos (LIGO) mokslininkai. Jie patvirtino gandus, kurie buvo apsupti analizuojant pirmąjį duomenų rinkinį, kurį jie rinko mėnesius. Astrofizikai teigia, kad gravitacinių bangų atradimas suteikia naujų įžvalgų apie visatą ir galimybę atpažinti tolimus įvykius, kurių negalima pamatyti optiniais teleskopais, tačiau juos galima pajusti ir net išgirsti, nes jų silpnos vibracijos pasiekia mus per erdvę.

„Aptikome gravitacines bangas. Mes tai padarėme! „David Reitze, 1000 žmonių tyrimų grupės vykdomasis direktorius, šiandien paskelbė spaudos konferencijoje Vašingtone Nacionaliniame mokslo fonde.

Gravitacinės bangos yra bene sunkiausias Einšteino prognozių reiškinys, ir mokslininkas dešimtmečius diskutavo šia tema su savo amžininkais. Pagal jo teoriją, erdvė ir laikas sudaro tamprią materiją, kuri lenkiasi veikiama sunkių daiktų. Jausti gravitaciją reiškia pakliūti į šios materijos vingius. Bet ar šis erdvėlaikis gali drebėti kaip būgno oda? Einšteinas buvo sutrikęs, jis nežinojo, ką reiškia jo lygtys. Ir jis kelis kartus pakeitė savo požiūrį. Tačiau net patys atkakliausi jo teorijos šalininkai manė, kad gravitacinės bangos bet kuriuo atveju yra per silpnos, kad jas būtų galima stebėti. Po tam tikrų kataklizmų jie kaskaduoja į išorę, o judėdami pakaitomis ištempia ir suspaudžia erdvėlaikį. Tačiau kai šios bangos pasiekia Žemę, jos išsitempia ir suspaudžia kiekvieną kosmoso kilometrą nereikšminga dalis atomo branduolio skersmuo.

© REUTERS, „Hangout LIGO“ observatorijos detektorius Hanforde, Vašingtone

Norint aptikti šias bangas, reikėjo kantrybės ir atsargumo. LIGO observatorija svaidė lazerio spindulius pirmyn ir atgal išilgai keturių kilometrų (4 kilometrų) kampų dviejų detektorių, kurių vienas yra Hanforde, Vašingtone, o kitas Livingstone, Luizianoje. Tai buvo padaryta ieškant sutampančių šių sistemų išsiplėtimų ir susitraukimų vykstant gravitacinėms bangoms. Naudodami moderniausius stabilizatorius, vakuuminius prietaisus ir tūkstančius jutiklių, mokslininkai išmatavo šių sistemų ilgio pokyčius, kurie buvo net tūkstantoji protono dydžio. Toks instrumentų jautrumas buvo neįsivaizduojamas prieš šimtą metų. Tai taip pat atrodė neįtikėtina 1968 m., kai Raineris Weissas iš Masačusetso technologijos instituto sugalvojo eksperimentą, pavadintą LIGO.

„Didelis stebuklas, kad galiausiai jiems pavyko. Jie sugebėjo aptikti šias mažas vibracijas! - pasakė fizikas teoretikas iš Arkanzaso universiteto Danielis Kennefickas, 2007 m. parašęs knygą „Keliaujant minties greičiu: Einšteinas“. ir Gravitacinės bangos ieškojimas (Keliavimas minties greičiu. Einšteinas ir gravitacinių bangų paieška).

Šis atradimas pažymėjo naujos gravitacinių bangų astronomijos eros pradžią. Tikimasi, kad geriau suprasime juodųjų skylių – tų itin tankių masės rutulių, kurie taip smarkiai išlenkia erdvėlaikį, kad net šviesa negali ištrūkti – formavimąsi, sudėtį ir galaktinį vaidmenį. Kai juodosios skylės priartėja viena prie kitos ir susilieja, jos sukuria impulsinį signalą – erdvės ir laiko virpesius, kurių amplitudė ir tonas didėja, kol staiga baigiasi. Tie signalai, kuriuos observatorija gali įrašyti, yra garso diapazone, tačiau jie yra per silpni, kad juos girdėtų plika ausimi. Šį garsą galite atkurti pirštais perbraukdami per fortepijono klavišus. „Pradėkite nuo žemiausios natos ir eikite iki trečios oktavos“, – sakė Weissas. – Štai ką mes girdime.

Fizikus jau stebina iki šiol užfiksuotų signalų skaičius ir stiprumas. Tai reiškia, kad pasaulyje yra daugiau juodųjų skylių, nei manyta anksčiau. „Mums pasisekė, bet aš visada tikėjausi tokia sėkme“, – sakė astrofizikas Kipas Thorne'as, dirbantis Kalifornijos technologijos institute ir kartu su Weissu ir Ronaldu Dreveru, taip pat Caltech, sukūręs LIGO. „Tai dažniausiai atsitinka, kai visatoje atsidaro visiškai naujas langas.

Klausydamiesi gravitacinių bangų galime susidaryti visiškai kitokias idėjas apie erdvę, o galbūt atrasti neįsivaizduojamus kosminius reiškinius.

„Galiu tai palyginti su tuo, kai pirmą kartą nukreipėme teleskopą į dangų“, – sakė teorinė astrofizikė Janna Levin iš Kolumbijos universiteto Barnardo koledžo. „Žmonės suprato, kad ten kažkas yra ir kad tai galima pamatyti, bet jie negalėjo numatyti neįtikėtinų galimybių, kurios egzistuoja visatoje, spektro. Levine'as taip pat pažymėjo, kad gravitacinių bangų atradimas gali parodyti, kad visata yra „pilna tamsioji medžiaga, kurio negalime lengvai nustatyti teleskopu.

Istorija apie pirmosios gravitacinės bangos atradimą prasidėjo rugsėjo pirmadienio rytą ir prasidėjo su trenksmu. Signalas buvo toks aiškus ir garsus, kad Weissas pagalvojo: „Ne, tai nesąmonė, nieko iš to nebus“.

Aistrų intensyvumas

Ta pirmoji gravitacinė banga prasiskverbė per patobulintus LIGO detektorius – pirmiausia Livingstone, o po septynių milisekundžių – Hanforde – per simuliaciją rugsėjo 14 d., prieš dvi dienas. oficiali pradžia duomenų rinkimas.

Detektoriai buvo bandomi po atnaujinimo, kuris truko penkerius metus ir kainavo 200 mln. Jie buvo aprūpinti naujomis veidrodinėmis pakabomis triukšmo mažinimui ir aktyviu atsiliepimai pašalinti pašalinius virpesius realiu laiku. Atnaujinimas suteikė patobulintai observatorijai didesnį jautrumo lygį nei senajai LIGO, kuri 2002–2010 m. aptiko „absoliutų ir gryną nulį“, kaip sakė Weissas.

Kai rugsėjį atkeliavo galingas signalas, mokslininkai Europoje, kur tuo metu buvo rytas, ėmė skubiai bombarduoti savo kolegas amerikiečius pranešimais. paštu. Kai pabudo likusi grupė, žinia labai greitai pasklido. Pasak Weisso, beveik visi žiūrėjo skeptiškai, ypač pamatę signalą. Tai buvo tikra vadovėlių klasika, todėl kai kurie žmonės manė, kad tai klastotė.

Gravitacinių bangų paieška buvo daug kartų klaidinga nuo septintojo dešimtmečio pabaigos, kai Josephas Weberis iš Merilendo universiteto manė atradęs rezonansinės vibracijos aliuminio cilindre su jutikliais, reaguojančiais į bangas. 2014 m. eksperimentas, pavadintas BICEP2, paskelbė apie pirmapradžių gravitacinių bangų – Didžiojo sprogimo erdvėlaikio bangelių atradimą, kurie dabar išsitiesė ir visam laikui sustingo visatos geometrijoje. BICEP2 komandos mokslininkai su didele fanfara paskelbė apie savo atradimą, tačiau vėliau jų rezultatai buvo kritikuojami nepriklausomas patikrinimas, kurio metu paaiškėjo, kad jie klydo, o šis signalas kilo iš kosminių dulkių.

Kai Arizonos valstijos universiteto kosmologas Lawrence'as Kraussas išgirdo apie LIGO komandos atradimą, jis iš pradžių manė, kad tai „akla apgaulė“. Senosios observatorijos veikimo metu imituoti signalai buvo slapta įterpiami į duomenų srautus, kad būtų patikrintas atsakas, daugumai komandos apie tai nežinant. Kai Kraussas iš žinomo šaltinio sužinojo, kad šį kartą tai nebuvo „aklas metimas“, jis sunkiai galėjo suvaldyti džiaugsmingą jaudulį.

Rugsėjo 25 d. jis pasakė savo 200 000 „Twitter“ sekėjų: „Gandai apie gravitacinę bangą, aptiktą LIGO detektorius. Nuostabu, jei tiesa. Aš suteiksiu jums išsamią informaciją, jei tai nėra klastotė. Po to seka įrašas iš sausio 11 d.: „Ankstesnius gandus apie LIGO patvirtino nepriklausomi šaltiniai. Sekite naujienas. Galbūt buvo atrastos gravitacinės bangos!

Oficiali mokslininkų pozicija buvo tokia: nekalbėkite apie gautą signalą, kol nėra šimtaprocentinio tikrumo. Tornas, surištas rankomis ir kojomis šio slaptumo pareigos, net nieko nesakė savo žmonai. „Švenčiau vienas“, – sakė jis. Iš pradžių mokslininkai nusprendė grįžti į pačią pradžią ir viską išanalizuoti iki smulkmenų, kad išsiaiškintų, kaip signalas sklinda tūkstančiais įvairių detektorių matavimo kanalų, ir suprastų, ar ten nebuvo nieko keisto. signalo aptikimo momentu. Jie nerado nieko neįprasto. Jie taip pat neįtraukė įsilaužėlių, kurie būtų geriausiai žinoję apie tūkstančius eksperimento duomenų srautų. „Net kai komanda atlieka akluosius metimus, jie nėra pakankamai tobuli ir palieka daug pėdsakų“, – sakė Thorne'as. – Bet čia nebuvo jokių pėdsakų.

Per kitas savaites jie išgirdo kitą, silpnesnį signalą.

Mokslininkai išanalizavo pirmuosius du signalus ir atsirado vis daugiau naujų. Sausio mėnesį jie pristatė savo tyrimus žurnale „Physical Review Letters“. Šis numeris šiandien paskelbtas internete. Jų vertinimu, pirmojo, galingiausio signalo statistinis reikšmingumas viršija 5 sigmas, o tai reiškia, kad tyrėjai 99,9999% įsitikinę jo autentiškumu.

Klausytis gravitacijos

Lygtys bendrasis reliatyvumas Einšteino teorijos tokios sudėtingos, kad daugumai fizikų prireikė 40 metų, kad sutiktų: taip, gravitacinės bangos egzistuoja ir jas galima aptikti – net teoriškai.

Iš pradžių Einšteinas manė, kad objektai negali išleisti energijos gravitacinės spinduliuotės pavidalu, bet paskui pakeitė savo požiūrį. Savo istorinis veikalas, parašytas 1918 m., jis parodė, kokie objektai gali tai padaryti: hantelio formos sistemos, kurios vienu metu sukasi dviem ašimis, pavyzdžiui, dvejetainės ir supernovos, kurios sprogsta kaip petardos. Jie gali generuoti bangas erdvėlaikyje.

© REUTERS, dalomoji medžiaga Kompiuterinis modelis, iliustruojantis gravitacinių bangų prigimtį Saulės sistemoje

Tačiau Einšteinas ir jo kolegos ir toliau dvejojo. Kai kurie fizikai teigė, kad net jei bangos egzistuotų, pasaulis vibruotų kartu su jomis ir jų būtų neįmanoma pajusti. Tik 1957 m. Richardas Feynmanas sustabdė problemą, minties eksperimentu įrodydamas, kad jei gravitacinės bangos egzistuotų, jas teoriškai būtų galima aptikti. Tačiau niekas nežinojo, kaip šios hantelio formos sistemos buvo paplitusios kosmose, ar kokios stiprios ar silpnos buvo atsirandančios bangos. „Galų gale iškilo klausimas: ar kada nors galėsime juos aptikti? pasakė Kennefickas.

1968 m. Raineris Weissas buvo jaunas MIT profesorius ir buvo paskirtas dėstyti bendrosios reliatyvumo teorijos kursą. Būdamas eksperimentatorius, jis mažai apie tai žinojo, bet staiga pasirodė žinia apie Weberio gravitacinių bangų atradimą. Weberis iš aliuminio pagamino tris stalo dydžio rezonansinius detektorius ir patalpino juos skirtingose ​​Amerikos valstijose. Dabar jis pranešė, kad visi trys detektoriai aptiko „gravitacinių bangų garsą“.

Weisso mokinių buvo paprašyta paaiškinti gravitacinių bangų prigimtį ir pareikšti savo nuomonę apie pranešimą. Tyrinėdamas detales, jį nustebino matematinių skaičiavimų sudėtingumas. „Negalėjau suprasti, ką po velnių Weberis veikė, kaip jutikliai sąveikauja su gravitacine banga. Ilgai sėdėjau ir klausiau savęs: „Kas yra pats primityviausias dalykas, kurį galiu sugalvoti, kad būtų galima aptikti gravitacines bangas?

Įsivaizduokite tris objektus erdvėlaikyje, tarkime, veidrodžius trikampio kampuose. „Siųskite šviesos signalą iš vieno į kitą“, - sakė Weberis. „Pažiūrėkite, kiek laiko užtrunka pereiti iš vienos masės į kitą, ir patikrinkite, ar laikas nepasikeitė. Pasirodo, pastebėjo mokslininkas, tai galima padaryti greitai. „Paskyriau tai savo mokiniams kaip mokslinė užduotis. Žodžiu, visa grupė galėjo atlikti šiuos skaičiavimus.

Vėlesniais metais, kai kiti tyrinėtojai bandė atkartoti Weberio rezonanso detektoriaus eksperimento rezultatus, bet vis nesėkmingai (neaišku, ką jis pastebėjo, bet tai nebuvo gravitacinės bangos), Weissas pradėjo rengti daug tikslesnį ir ambicingesnį eksperimentą: gravitacinį. bangų interferometras. Lazerio spindulys atsispindi nuo trijų „L“ raidės formos veidrodžių ir sudaro du spindulius. Intervalas tarp šviesos bangų smailių ir duburių tiksliai nurodo raidės „L“, kurios sukuria erdvėlaikio X ir Y ašis, ilgį. Kai svarstyklės stovi, dvi šviesos bangos atsispindi nuo kampų ir panaikina vienas kitą. Signalas detektoriuje yra lygus nuliui. Bet jei gravitacinė banga praeina per Žemę, ji ištempia vienos „L“ raidės rankos ilgį ir suspaudžia kitą (ir atvirkščiai, savo ruožtu). Dviejų šviesos pluoštų nesutapimas detektoriuje sukuria signalą, rodantį nedidelius erdvės laiko svyravimus.

Iš pradžių kolegos fizikai išreiškė skepticizmą, tačiau eksperimentą netrukus palaikė Thorne'as, kurio Caltech teoretikų komanda tyrinėjo juodąsias skyles ir kitus galimus gravitacinių bangų šaltinius bei jų generuojamus signalus. Thorne'ą įkvėpė Weberio eksperimentas ir panašios Rusijos mokslininkų pastangos. Po pokalbio su Weissu konferencijoje 1975 m. "Aš pradėjau tikėti, kad gravitacinių bangų aptikimas bus sėkmingas", - sakė Thorne'as. "Ir aš norėjau, kad Caltech taip pat būtų jos dalis." Jis pasirūpino, kad institutas pasamdytų škotų eksperimentalininką Ronaldą Dreaverį, kuris taip pat pasakė, kad sukurs gravitacinių bangų interferometrą. Laikui bėgant Thorne'as, Driver'as ir Weissas pradėjo dirbti kaip komanda, kiekvienas susidorodami su daugybe iššūkių ruošdamiesi. praktinis eksperimentas. Trijulė sukūrė LIGO 1984 m., o kai buvo sukurti prototipai ir pradėtas bendradarbiavimas vis besiplečiančioje komandoje, 1990-ųjų pradžioje iš Nacionalinio mokslo fondo jie gavo 100 mln. Buvo sudaryti milžiniškų L formos detektorių poros brėžiniai. Po dešimtmečio detektoriai pradėjo veikti.

Hanforde ir Livingstone kiekvienos keturių kilometrų detektoriaus rankos centre yra vakuumas, kurio dėka lazeris, jo spindulys ir veidrodžiai yra maksimaliai izoliuoti nuo nuolatinių planetos virpesių. Siekdami dar labiau apsidrausti, LIGO mokslininkai stebi savo detektorius, kai jie veikia su tūkstančiais instrumentų, matuoja viską, ką gali: seisminį aktyvumą, barometrinį slėgį, žaibą, kosminius spindulius, įrangos vibraciją, garsus šalia lazerio spindulio ir pan. . Tada jie filtruoja savo duomenis iš šio pašalinio foninio triukšmo. Galbūt svarbiausia yra tai, kad jie turi du detektorius, ir tai leidžia palyginti gautus duomenis, tikrinant, ar nėra suderinamų signalų.

Kontekstas

Gravitacinės bangos: užbaigė tai, ką Einšteinas pradėjo Berne

Kaip miršta juodosios skylės

Per ateinančius dvejus metus mokslininkai toliau gerins LIGO atnaujintų lazerinių interferometrų gravitacinių bangų observatorijos detektorių jautrumą. O Italijoje pradės veikti trečiasis interferometras, pavadintas „Advanced Virgo“. Vienas iš atsakymų, kurį padės pateikti duomenys, yra tai, kaip susidaro juodosios skylės. Ar jie yra anksčiausiųjų žlugimo produktas masyvios žvaigždės, ar jie atsiranda dėl susidūrimų tankiuose žvaigždžių spiečių? „Tai tik du spėjimai, tikiu, kad jų bus daugiau, kai visi nurims“, – sako Weissas. Artimiausiuose LIGO darbuose pradėjus kaupti naują statistiką, mokslininkai pradės klausytis istorijų, kurias kosmosas jiems šnabžda apie juodųjų skylių kilmę.

Sprendžiant iš jo formos ir dydžio, pirmasis, garsiausias impulsas kilo už 1,3 milijardo šviesmečių nuo vietos, kur po amžinybės lėto šokio abipusės gravitacinės traukos įtakoje galiausiai susijungė dvi juodosios skylės, kurių kiekviena buvo maždaug 30 kartų didesnė. saulės masės. Juodosios skylės sukasi vis greičiau ir greičiau, tarsi sūkurys, pamažu artėjo. Tada įvyko susijungimas ir akies mirksniu jie išleido gravitacines bangas, kurių energija prilygsta trijų Saulių energijai. Šis susijungimas buvo galingiausias kada nors užfiksuotas energetinis reiškinys.

„Atrodo, mes niekada nematėme vandenyno per audrą“, - sakė Thorne'as. Šios audros erdvėlaikyje jis laukė nuo septintojo dešimtmečio. Jausmas, kurį Thorne'as pajuto, kai tos bangos trenkė, nebuvo jaudulys, sako jis. Tai buvo kažkas kita: gilaus pasitenkinimo jausmas.

„InoSMI“ medžiagoje pateikiami išskirtinai užsienio žiniasklaidos vertinimai ir neatspindi „InoSMI“ redakcijos pozicijos.

Gravitacinių bangų atradimas tapo pagrindine 2016 m. mokslo sensacija. Antonas Pervušinas paaiškina, ką reiškia šis atradimas, kodėl jo reikėjo laukti šimtą metų ir kodėl jis mūsų idėjų apie visatą ne paverčia, o priešingai – patvirtina.

Prieš šimtą metų, 1916 m., didysis Albertas Einšteinas paskelbė pirmuosius straipsnius apie Bendrąją reliatyvumo teoriją (GTR). Jie parodė, kad gravitaciją sukelia paties erdvėlaikio deformacija, veikiama masės. Pabandykime tai aiškiai apibūdinti. Jei metalinis rutulys guli ant minkšto paviršiaus, po juo atsiras įdubimas. Ir kuo sunkesnis kamuolys, tuo gilesnis ir platesnis įdubimas. Taigi kosmosas ir laikas tuo pačiu metu „paskęsta“ po planetų, žvaigždžių ir galaktikų mase.

Nors kai kurie mokslininkai buvo priešiški Einšteino teorijai, ji turėjo svarbi kokybė: galėtų numatyti realius stebimus efektus, būtent erdvės laiko deformaciją šalia masyvių dangaus kūnų. Tiesą sakant, Bendroji reliatyvumo teorija pasirodė kaip bandymas paaiškinti pastebėtą Merkurijaus perihelio poslinkį. Tuo metu šis reiškinys buvo aiškinamas nežinomos planetos prie Saulės įtaka; net sugalvojo jam pavadinimą – Vulkanas. Naudojant Einšteino formules, buvo galima paaiškinti ir matematiškai apibūdinti šį poslinkį, neišradus jokio Vulkano.

Menininko įsivaizduojamas neegzistuojantis Vulkanas

Teorija reikalavo kitų patvirtinimų, ir jie netrukus buvo gauti. 1919 m. Arthuras Eddingtonas, stebėdamas kitą saulės užtemimas pavyko užregistruoti žvaigždžių spindulių, einančių arti mūsų šviesulio, nuokrypį – tiksliai taip, kaip numatė Bendroji reliatyvumo teorija.

XX amžiuje buvo atlikta daug kitų eksperimentų, kurie tiesiogiai ar netiesiogiai patvirtino teoriją. Pavyzdžiui, buvo aptiktas gravitacinio lęšio efektas, kai tolimų objektų spinduliuotė stiprėja arba dalijasi dėl didelės masės, kurie yra pakeliui. Gravitacinių lęšių paieška paskatino ištisą astronomijos kryptį po to, kai 1979 m. britų mokslininkai kvazaro QSO 0957+16 nuotraukose aptiko ne vieną kvazarą, o du identiškus.

Yra dar daugiau aiškesnių įrodymų - vadinamasis „Einšteino kryžius“. Jis yra kryžiaus formos iš keturi objektai kurių centre yra lęšinė galaktika, stebime kvazarą QSO 2237+0305, esantį Pegaso žvaigždyne 8 milijardų šviesmečių atstumu nuo mūsų.

"Einšteino kryžius" NASA nuotrauka. Tiesą sakant, tai yra vienas kvazaras, tiesiog iškraipytas gravitacinio lęšio

Be to, buvo galima patvirtinti dar du Bendrosios reliatyvumo teorijos numatytus efektus: laiko išsiplėtimą gravitaciniame lauke ir silpną Žemės sukurtą erdvėlaikio kreivumą. Tiesioginiai jų egzistavimo įrodymai buvo gauti naudojant 1976 ir 2004 metais paleistą erdvėlaivį „Gravity Probe“.

Po viso šito jau buvo galima drąsiai teigti, kad Einšteino teorija veikia ir turi praktinis pritaikymas. Liko tik užfiksuoti jos numatytas gravitacines bangas, kurios atsiranda erdvėlaikyje, kai masyvus kūnas juda, tarsi vandens bangos. Nors jie yra labai silpni, juos galima aptikti stebint milžiniškos masės objektus: kvazarus, galaktikas, juodąsias skyles. Netiesioginiai jų egzistavimo įrodymai pasirodė nuo 1990-ųjų pradžios. O dabar įvyko ilgai lauktas atidarymas.

Tiksliau, tai buvo padaryta 2015 metų rugsėjo 14 dieną, tačiau rezultatams apdoroti prireikė penkių mėnesių. Ir tik vakar, 2016 m. vasario 11 d., tarptautinio projekto LIGO Scientific Collaboration mokslininkai galėjo oficialiai paskelbti, kad jiems pavyko aptikti gravitacines bangas naudojant dvi lazerines interferometrines gravitacinių bangų observatorijas, esančias Luizianos ir Vašingtono valstijose. Šios bangos susidarė susidūrus dviem juodosioms skylėms, įvykusioms prieš 1,3 milijardo metų.

Vašingtono valstijos gravitacijos observatorija

Šiandien apie šį atradimą entuziastingai rašoma kaip apie mokslinę sensaciją. Tačiau, priešingai nei teigia kai kurie entuziastingi komentatoriai, jis negali „pakeisti pasaulio“. Priešingai: prognozuojamas efektas dar kartą įrodo, kad mūsų idėjos apie Visatą, susiformavę prieš šimtą metų Einšteino dėka, kol kas išliks nepakitusios.

Taigi atradimas neatneš mums naujų technologijų, tokių kaip antigravitaciniai varikliai, apie kuriuos svajoja mokslinės fantastikos mėgėjai ir kosmoso tyrinėjimų entuziastai. Iš tiesų, remiantis šiuolaikine Bendrosios reliatyvumo teorijos versija, tokie varikliai yra tiesiog neįmanomi.