testore.me

интересные новости

Астрофизик объясняет всё о сталкивающихся чёрных дырах и гравитационных волнах




Фото любезно предоставлено доктором Аланом Даффи

Около миллиарда световых лет назад в той части космоса, которая и близко не лежит рядом с Землёй, столкнулись друг с дружкой две гигантские чёрные дыры. Масштаб этого столкновения довольно трудно представить: масса одной из чёрных дыр была примерно в 29 раз больше массы нашего солнца, а другой – в 36 раз. «Они выделили столько же энергии, сколько и 8,5 миллиардов триллионов триллионов хиросимских ядерных бомб», – объясняет доктор Алан Даффи, профессор астрономии из Университета Суинберна. Когда они слились воедино, в результате получилась чёрная дыра массой в 62 раза больше массы нашего солнца.

Мы знаем об этом, поскольку учёные обнаружили её не с помощью телескопов, а выстреливая лазерами вдоль туннелей длиной 2,5 мили в рамках крупного физического эксперимента под названием «Научное сотрудничество ЛАЙГO». СтивенХокинг назвал его ключевым моментом научной истории.

«Идея состоит в том, что лазеры проходят по этим трубкам вверх и вниз... они отскакивают от зеркала и возвращаются, а встретившись в центре ЛАЙГO, они должны взаимно компенсироваться», – объясняет Даффи. Но если один из лучей прошёл несколько иное расстояние, то это значит, что его растянули гравитационные волны, испускаемые чёрной дырой. «Они не идеально взаимно компенсируются, и на ваш детектор попадает немного света», – говорит Даффи; именно это учёные в ЛАЙГO и увидели 14 сентября 2015 года.

Почему это открытие важно? Ну, есть две причины. Во-первых, до этого момента мы никогда не видели чёрные дыры непосредственно. Учёные были вполне уверены, что они существуют, но это – веское доказательство. «Это само по себе уже тянет на Нобелевскую премию, – говорит Даффи. – Но, если рассмотреть это в широком контексте, то об этом даже не упомянут из-за громадности самих гравитационных волн».

Объект ЛАЙГO. Изображение взято у пользователя Flickr Tobin

Подтверждение существования гравитационных волн значимо, поскольку доказывает то, что Эйнштейн предсказал 100 лет назад, выдвинув свою общую теорию относительности. «В своей теории он показал, что пространство-время – то, в чём мы на самом деле живём и передвигаемся, – может рябить, совсем как тогда, когда бросаешь камень в пруд, – говорит Даффи. – Тот же эффект получаешь, если сталкиваются два крупных предмета, к примеру, чёрные дыры. Это фактически вызовет рябь в пространстве-времени».

Эйнштейн полагал, что мы никогда не увидим эту рябь, поскольку она слишком слаба, чтобы её когда-либо выявили. Но то, что ЛАЙГO смогла её выявить, ещё невероятнее. Ещё каких-то несколько дней назад, до того, как увидели эти волны, ЛАЙГO была закрыта на реконструкцию. «Объект открылся всего за несколько дней до этого. Так что эти гравитационные волны шли сотни миллионов лет и достигли нас спустя каких-то несколько дней после того, как мы включили свои детекторы», – говорит Даффи. Гравитационная волна прошла через Землю в мгновение ока, и она растянула детектор менее чем на одну тысячную долю размера ядра атома.

Детектор настолько мощен, что учёным пришлось убедиться в том, что на него не оказала воздействие, к примеру, вибрация от грузовика, проезжавшего мимо на расстоянии более километра. «Кажется, одной из команд даже пришлось волноваться о том, не повалил ли рядом дерево дровосек, – говорит Даффи. – Вот на таком уровне детализации нужно работать, чтобы убедиться, что видишь эти гравитационные волны, поскольку это попросту одно из величайших и важнейших открытий в физике».

Туннель ЛАЙГO на снятом с эксплуатации ядерном комплексе, Хэнфордская резервация. Изображение с Wikimedia Commons.

После того, как волна прошла через Землю, появилась частота или звон – эхо обваливающейся с треском чёрной дыры. Этот звук, которому миллиарды лет и который прошёл через пространство и время, слышен людям. Его можно послушать прямо сейчас. «Самое мощное столкновение, которое мы когда-либо наблюдали во вселенной, в итоге оказалось «до» третьей октавы на фортепиано», – говорит Даффи.

Оказывается, научное сообщество хранит секреты лучше, чем Бейонсе, учитывая, что результаты исследований ЛАЙГO в целом оставались в тайне до публикации в четверг в Review of Physical Letters. По словам Даффи, команда ЛАЙГO попросила все телескопы на Земле направиться в сторону той зоны в небе, в которой, как ей было известно, столкнулись чёрные дыры, в поисках других доказательств взрыва. «По сути, это один из самых напряжённых поисков, которые когда-либо проводило человечество, и его удалось выполнить почти в абсолютной тайне... до настоящего времени, когда мы убедились на 100 процентов», – говорит он.

По словам Даффи, следующий шаг – это выявление больших и лучших столкновений чёрных дыр. «Австралии принадлежит ведущая роль в использовании далёких звёзд, которые называются пульсарами; там на самом деле обнаруживается слияние гораздо больших чёрных дыр, – говорит он. – Масса в десятки раз больше массы нашего солнца – это довольно много, но мы знаем, что чёрные дыры могут становиться в миллионы или даже миллиарды раз больше нашего солнца. Они просто продолжают пожирать материю». Однако пока что научное сообщество празднует одно из величайших открытий в истории. «Это на самом деле значит, что нам выпадает возможность заглянуть во вселенную с совершенно новым чувством, – говорит Даффи. – Зрение, звук, осязание, вкус, обоняние – все эти человеческие чувства пользуются светом. Сейчас мы впервые пользуемся гравитацией, и это невероятный момент».



Популярное:

testore.me • 17.02.2016