Мы отыскали гравитационные волны. Что далее?

    Дэвид Рейтце, исполнительный директор лаборатории LIGO, вчера днем получился на подий National Press Building в Вашингтоне и произнес слова, которых ученые ожидали максимально издавна: «Мы нашли гравитационные волны». И набитый людьми зал в здании Калтеха в Пасадене, где собрались люди, дабы взглянуть живую трансляцию, разразился бурными рукоплесканиями.

    Мы отыскали гравитационные волны. Что далее?

    Аналогичные сцены, вероятнее всего, были разыграны в MIT, в Ливингстоне, в Ханфорде и в Европе, так как LIGO является интернациональным проектом стоимостью в млрд баксов. И дабы этот момент свершился, потребовалось сто лет. Эйнштейн предсказал существование гравитационных волн в собственной общей теории относительности в 1915 году, а уж физики нашли них косвенное подтверждение в 70-х и 80-х. Однако прямое обнаружение оставалось иллюзорным — до сего времени. И история гравитационных волн, также тамошнего, что они умеют нам сообщить, лишь начинается.

    Ах так все существовало. Закрепляем для истории. 14 сентября 2015 года в 5:51 утра сенсоры LIGO в Ливингстоне и Ханфорде зарегистрировали сигналы с различием в миллисекунды. Волны этих сигналов близко соответствовали предсказуемым (следи ниже).

    Мы отыскали гравитационные волны. Что далее?

    Это же как только звуковой отпечаток пальца, схожий на сигнатуры распада, кои физики больших энергий задействуют для идентификации субатомных частиц, рождающихся при столкновениях на Огромном адронном коллайдере. И конкретно это же вы ждете найти в собственных заданных, ежели две темные прорехи толпой в 30 солнц (другими словами в 30 раз все больше нашего своего Солнца), закручивающиеся по спирали по направлению друг к соседу, объединятся в ходе мощного действия и отправлют массивные ударные волны, рябью растекающиеся по пространству-времени, кое-где за 1,3 млрд световых лет от нас.

    Все существовало так ладно, что Рейтце начал бояться, что все очень ладно, дабы быть истиной. Как только и Алан Вайнштейн, возглавляющий LIGO в Калтехе. Наконец, сначала оперативного шага LIGO, руководители проекта преднамеренно вставляли неверные сигналы в заданные для проверки строгости анализа. Даже ежели его коллеги засвидетельствовали его, что новейший сигнал и не является частью «слепого вброса», Вайнштейн и не поверил. Он решил, что это же какой нить недовольный и обиженный пенис команды LIGO изготовил пакость из мести.

    Либо, может быть, это же существовала работа злого гения. «Мы и не можем исключать догадку злого гения, — заявил он во время пресс-конференции в Калтехе. — Мы делаем все потенциальное, дабы исключить догадку злого гения. Однако я думаю, что столкновение двух темных дыр наиболее вероятно».

    По единому лишь сигналу физики сумели вывести массы обеих темных дыр, изучая частоту (одна существовала 29 солнечных масс, иная 36). Опосля слияния, новообразованной темной прорехе и не хватило приблизительно 3 солнечных масс — они были извергнуты в массивном всплеске гравитационных волн. Представьте, как только три наших солнца неожиданно аннигилируют, и вы поймете, об какой же энергии речь идет. Исследование амплитуды продемонстрировало, что столкновение вышло в 1,3 млрд световых лет от нас в южном полушарии.

    Это же не совсем только первое обнаружение гравитационных волн, да и а также первое подтверждение существования бинарных систем темных дыр. И все это же предстало известно по заданным сразу же опосля тамошнего, как только освеженная Advanced LIGO начала ишачить. И она еще пока и не ишачит со всей чувствительностью. Когда заработает, ученые ждут узреть намного все больше обстоятельств, приоткрыть окошко в принципы работы Вселенной. Вайнштейн произнес, что гораздо 12 связанных с LIGO работ будет размещено и не сейчас завтра.

    LIGO станет «новым инвентарем по наблюдению новейшей формы излучения, приходящей с небес», разговаривает Билл Вебер, физики Вуза ди Тренто и пенис коллаборации LISA Pathfinder.

    «Первое обнаружение максимально немаловажно исходя из убеждений базовой физики, так как оно не совсем только ведает нам об гравитации, да и раскрывает окошко в ту самую Вселенную, которая раньше существовала черной, — разговаривает Эйвери Бродерик, физик Колледжа Периметра и Вуза Ватерлоо в Канаде. — Веками астрологи смотрели на ночное небо и задумывались об безоблачной стороне Вселенной. Сейчас мы бросим первый взор на черную сторону. И существуют воззрение, что она будет этакий же зажиточной и захватывающей».

    Задумайтесь об новеньких способностях в этаком ключе: всякий раз, когда астрологи смотрели на нашу Вселенную в свете конкретной длины волны — рентгеновском, инфракрасном, радио, палитра — они раскрывали критерии, которых ранее и не лицезрели. Гравитационные волны будут таковыми же, лишь будут все больше похожи на звук, чем на свет. Сейчас мы будем не совсем только глядеть на Вселенную, да и выслушать ее. Мы всю жизнь были дремучими, однако сейчас нам возвратили слух.

    Ключевое отличие в фолиант, что ежели звуку востребована среда, в какой он путешествует, гравитационные волны движут среду — в заданном случае само пространство-время. «Они практически раздавливают и растягивают ткань пространства-времени», — разговаривает Кьяра Мингарелли, астрофизик гравитационных волн в Калтехе. Для наших ушей, волны, обнаруженные LIGO, будут звучать как только бульк.

    Как только конкретно будет происходить эта революция? У LIGO ныне существуют два сенсора, кои выступают «ушами» для ученых, и в дальнейшем будет еще более сенсоров. И ежели LIGO предстала первой обнаружившей, она очевидно и не будет единственной. Типов гравитационных волн очень не мало. На деле, них целый диапазон, подобно тамошнему, как только бывают различные типы света, с всевозможной длиной волны, в электрическом диапазоне. Потому и альтернативные коллаборации вступят в охоту на волны с частотой, на которую и не рассчитана LIGO.

    Мингарелли ишачит с коллаборацией NanoGRAV (северо-американской наногерцевой обсерваторией гравитационных волн), частью большого интернационального консорциума, в который входят European Pulsar Timing Array и Parkes Pulsar Timing Array в Австралии. Следовательно из наименования, ученые NanoGRAV охотятся на низкочастотные гравитационные волны в режиме от 1 перед началом 10 наногерц; чувствительность LIGO присутствует в килогерцевой (слышимой) части диапазона, отыскивает максимально длинноватые волны.

    Мы отыскали гравитационные волны. Что далее?

    Эта коллаборация опирается на заданные пульсаров, собранные обсерваторией Аресибо в Пуэрто-Рико и телескопом Грин-Бэнк в Западной Вирджинии. Пульсары это же резво крутящиеся нейтронные суперзвезды, кои образуются, когда суперзвезды массивнее Солнца лопаются и коллапсируют в себя. Они крутятся все скорее и скорее по мере сжатия, подобно тамошнему как только грузик на финале веревки вертится тем самым скорее, чем короче становится веревка.

    Они а также испускают массивные всплески излучения по мере вращения, как только маяк, кои фиксируются как только импульсы света на Планете земля. И это же периодическое вращение очень четкое — практически эдак же определенно, как только атомные часы. Оно выполняет них безупречными галлактическими сенсорами гравитационных волн. Первое непрямое подтверждение наступило в ходе исследования пульсаров в 1974 году, когда Джозеф Тейлор-младший и Расселл Халс нашли, что пульсар, крутящийся вокруг нейтронной суперзвезды, медлительно сжимается с течением времени — такой спецэффект можно существовало бы ждать, если б он преобразовывал часть собственной массы в энергию в форме гравитационных волн.

    В случае NanoGRAV, дымящимся револьвером будет собственного рода мигание. Импульсы обязаны приходить сразу, однако ежели в их попадает гравитационная волна, они будут приходить некоторое время назад либо потом, так как пространство-время будет сжиматься либо вытягиваться по мере прохождения волны.

    Массивы пульсарных временных решеток в особенности чувствительны к гравитационным волнам, произведенным методом слияния сверхмассивных темных дыр в млрд либо десять млрд раз все больше массы нашего Солнца, вроде тамошних, что скрываются посередине самых громоздких галактик. Ежели две этаких галактики объединятся, прорехи в них центрах а также объединятся и испустят гравитационные волны. «LIGO лицезреет самый финал слияния, когда нескольких оказываются максимально близко, — говорит Мингарелли. — С помощью МПВР мы могли бы созидать них сначала спиральной фазы, когда они лишь вступают в орбиту друг друга».

    А уж еще есть галлактическая миссия LISA (Laser Interferometer Space Antenna). Находящаяся на Планете земля LIGO красиво обнаруживает гравитационные волны, эквивалентные части диапазона слышимого звука — вроде тамошнего, что произвели наши сливающиеся темные прорехи. Однако огромное количество увлекательных источников этих волн выдают низкорослые частоты. Потому физики обязаны отправиться в космос, дабы найти них. Главная задачка текущей миссии LISA Pathfinder (которая началась в декабре) — проверить работу сенсора. «С LIGO вы сможете приостановить работу инструмента, вскрыть вакуум и все починить, — разговаривает Скотт Хьюз из MIT. — Но в космосе ничего и не вскроешь. Придется сразу же оптимально выполнять, чтобы оптимально работало».

    Миссию LISA ординарна: используя лазерные интерферометры, галлактический аппарат попробует определенно измерить относительное местоположение двух 1,8-дюймовых золото-платиновых кубов в состоянии вакантного падения. Опубликованные в отдельных электродных боксах в 15 дюймах друг от друга, тестовые объекты будут защищены от солнечного ветра и остальных наружных сил, эдак что будет может быть найти крохотное движение, вызванное гравитационными волнами (будем уповать).

    В конце концов, существуют два опыта, спроектированных для поиска отпечатков, оставленных первичными гравитационными волнами в реликтовом излучении (послесвечении Немалого Взрыва): BICEP2 и миссия спутника Планка. BICEP2 заявил о обнаружении такой в 2014 году, однако оказалось, что сигнал был липовым (виновна галлактическая пыль).

    Обе коллаборации продолжают охоту в надежде пролить свет на раннюю историю нашей Вселенной — и, надеюсь, доказательство главных прогнозов инфляционной теории. Эта теория предсказала, что скоро опосля собственного рождения Вселенная пережила стремительный рост, который и не мог и не бросить сильных гравитационных волн, оставшихся отпечатком в реликтовом излучении в форме особенных световых волн (поляризации).

    Любой из четверых режимов гравитационных волн откроет астрологам четверо новеньких окна на Вселенную.

    Однако мы-то знаем, об чем вы думаете: пора запускать варп-двигатель, чуваки! Поможет ли открытие LIGO выстроить Кинозвезду Погибели на последующей недельке? Конечно же, нет. Однако чем предпочтительнее мы усвоим гравитацию, тем самым обширнее мы будем осознавать, как только возводить аналогичные вещи. Наконец, это же работа ученых, сиим они зарабатывают на хлеб. Понимая, как только ишачит Вселенная, мы можем все больше полагаться на свои способности.