Сегодня ученые с лазерной интерферометрической гравитационно-волновой обсерваторией (LIGO) подтвердили, что они наконец нашли доказательства гравитационных волн, и тем самым решили 100-летнюю загадку, которой одержим Альберт Эйнштейн. Это одно из самых важных открытий, когда-либо сделанных физиками, и оно обещает привести к каскаду других откровений.
«Мы обнаружили гравитационные волны», - заявил в четверг директор LIGO Дэвид Рейтце, подтверждая многомесячные слухи, циркулирующие вокруг научного сообщества. «Это действительно научный лунный выстрел. И мы сделали это - мы приземлились на луну ».
Еще в 1916 году Эйнштейн опубликовал свою Теорию относительности. Теория предсказывает существование гравитационных волн, которые играют ключевую роль в фундаменте современной физики: рябь в пространстве-времени, которая движется наружу, вызванная присутствием массы. Предположив существование этих волн, Эйнштейн умер до того, как обнаружил их.
Поскольку работа Эйнштейна была оригинальной, почти все, что мы думаем о гравитации, зависит от существования гравитационных волн. Это означает, что до сегодняшнего дня большая часть того, что мы знали о гравитации, на самом деле не была подтверждена. Это все меняется.
Почему это заняло так много времени? Гравитационные волны настолько непристойно малы и слабы, что ученые искали сигнал в масштабе -23. Вторичных доказательств всегда было много, но в таких масштабах найти безумное доказательство крайне сложно, поэтому LIGO был собран 25 лет назад. Совместно с MIT, Caltech и почти 1000 учеными из 16 стран, LIGO создал так называемый интерферометр: прибор длиной четыре километра, который стреляет лазерами назад и вперед с зеркалами для обнаружения сигналов, которые крошечные 1/1000 диаметра протон.
LIGO построил два из этих сверхчувствительных приборов - один в Хэнфорде, штат Вашингтон, а другой в Ливингстоне, штат Луизиана, - чтобы убедиться, что все, что они обнаружили, может быть проверено. Оба инструмента были запущены в 2002 году, но в течение 13 лет не было ничего, кроме тьмы.
14 сентября 2015 года, через два дня после того, как недавно модернизированные интерферометры были введены в эксплуатацию, исследователи LIGO наконец нашли что-то. Как они позже узнают, это был сигнал, создаваемый двумя черными дырами - каждая около 150 километров в диаметре и в 30 раз больше массы Солнца. Они скручивались друг в друга со скоростью, равной половине скорости света. Они столкнулись и слились в одну черную дыру.
Общая энергия изгнанного столкновения была более чем в 50 раз более мощной, чем все звезды во вселенной вместе взятые.
Согласно Рейтце, записанные сигналы соответствовали тому, что уравнения Эйнштейна могли бы предсказать в этих обстоятельствах. Тем не менее он и его коллеги сочли данные «ошеломляющими».
Сигналы - это не просто взгляд на гравитационные волны. Они также иллюстрируют фактические характеристики события слияния и черных дыр до и после столкновений. По словам ученого LIGO Габриэлы Гонсалес, формы волны захваченных сигналов показывают, что объединенная черная дыра фактически немного меньше, чем сумма исходных двух объектов. Кроме того, «это слияние произошло 1,3 миллиарда лет назад, - сказала она, - когда многоклеточная жизнь здесь, на Земле, только начала распространяться».
Гонсалес проиграл измененную аудиозапись сигнала - короткий птичий щебет. «Это первое из многих», - сказала она.
Последствия результатов не могут быть завышены. Открытие не просто успокаивает вековую загадку - оно открывает людям возможность узнать больше о вселенной через уникальную линзу. До четверга астрофизики по существу ограничивались изучением Вселенной с помощью электромагнитного спектра. Несмотря на то, что мы многому научились, существует огромное количество сведений о звездах, сверхновых, черных дырах и других явлениях, которые мы не можем изучить без наблюдения и измерения гравитационных волн. Знание того, что мы наконец можем услышать эти сигналы, открывает ученым целую часть вселенной, которая раньше была закрытой.
Фактически, результаты LIGO эффективно доказывают существование черных дыр.
Возможно, наиболее интригующим, подчеркнул знаменитый астрофизик и соучредитель LIGO Кип Торн (занимающий 7-е место, но определенно сейчас в тренде), станет возможность изучения так называемых «космических струн», которые, по мнению ученых, помогают объяснить расширение и инфляцию Вселенная со времен Большого взрыва.
Другие вопросы, на которые ученые могли бы ответить при более широком изучении гравитационных волн: как быстро расширяется Вселенная? Что вызывает сверхновую? Как быстро распространяются гравитационные волны по сравнению со светом?
Запуск LIGO «был большим риском», сказала Франс Кордова, директор Национального научного фонда. Но этот риск сегодня, кажется, окупился. «Эйнштейн будет сиять».
Объявление в четверг также наверняка вызовет большие надежды на LISA Pathfinder - космический корабль, выполняющий роль испытательного стенда для eLISA, космического интерферометра, - и будет в значительной степени проверять деньги и время, потраченные на этот проект.
И это только начало. Мы собираемся узнать больше о вселенной, чем могли бы когда-либо себе представить, и, наконец, можем приблизиться к пониманию истоков и будущего вселенной. «Что действительно интересно, так это то, что будет дальше», - сказал Рейтце.
Ученые наконец обнаружили гравитационные волны?
Гравитация существует - любой, кто когда-либо падал на их задницу и был свидетелем падения их достоинства, знает, что это факт. Как это работает, однако, всегда оставалось загадкой. В 1915 году Альберт Эйнштейн предположил, что гравитационные волны - которые он описал как рябь в пространстве-времени - в основном вызывают гравитацию ...
Один человек отслеживает гравитационные волны LIGO обнаружен обратно в черные дыры
Когда ученые объявили, что они обнаружили свидетельство гравитационных волн еще в феврале, научный мир устроил небрежную вечеринку для себя. Открытие помогло подтвердить вековую теорию общей теории относительности Эйнштейна, сделав ее огромной новостью. Но это также подняло кучу других вопросов, связанных с фи ...
Ученые находят гравитационные волны, делающие странные вещи в атмосфере Плутона
Благодаря исследованию Плутона New Horizons мы знаем, что в нем невероятная атмосфера. Это замечательно, но ученые так и не смогли выяснить, что именно вызывает его странную дымку. Новейшая теория утверждает, что атмосфера Плутона может быть побочным эффектом гравитационных волн. Прежде чем ваш разум эксп ...