Цивилизация
Ученые из многих стран мира продолжают праздновать открытие гравитационных волн, предсказанных Альбертом Эйнштейном 100 лет назад и ставших важнейшим подтверждением его теории относительности. Специалисты полагают, что это открытие является главным претендентом на получение Нобелевской премии по физике этого года. Отдел науки «Газеты.Ru» присоединяется к празднующим ученым и завершает онлайн-трансляцию. Спасибо, что были с нами!
«Эйнштейн был бы очень счастлив», — говорит Габриэлла Гонсалез, представитель коллаборации LIGO. Ее слова цитирует The New York Times.
«Ученые искали гравитационные волны не одно десятилетие, но только сейчас в нашем распоряжении появились невероятно точные технологии, которые смогли поймать это очень-очень слабое эхо из космоса», — говорит профессор Карстен Данцманн, директор Института гравитационной физики Общества Макса Планка и директор Ганноверского университета Лейбница.
«В 1992 году одобрение финансирования проекта LIGO стало крупнейшей инвестицией, которую когда-либо делал Национальный научный фонд США, — комментирует Франс Кордова, директор фонда. — Это был большой риск. Но Национальный научный фонд — это агентство, которое готово идти на риски такого рода. Мы поддерживаем фундаментальную науку и разработки на всем протяжении пути, до того момента, как открытие будет сделано и путь станет совсем ясным. Мы поддерживаем первопроходцев».
Физики сообщают, что данные измерений однозначно указывают на то, что источниками гравитационных волн являются черные дыры — а значит, они перестанут рассматриваться как гипотетические объекты.
Статья об открытии будет опубликована в журнале Physical Review Letters. Ученые объясняют это тем, что цикл рецензирования статьи в этом журнале проходит очень быстро, а значит, публикация произойдет очень скоро. Именно этим и объясняется то, что статья была подана не в Science или Nature.
Открытие было сделано во время инженерного цикла работы оборудования (калибровочных работ). Это значит, что обнаружение гравитационных волн произошло до начала научного запуска, сообщают ученые.
«Похожие сигналы наблюдались и после 14 сентября, но гораздо меньшей интенсивности. Сейчас идет проверка — все надо очень точно проверять», — продолжает Валерий Митрофанов.
«Гравитационные волны ничем на экранируются и служат важным источником информации о космосе, — отвечает Валерий Митрофанов на вопрос о значении открытия для науки. — Мы увидим небо в алмазах!»
«Что LIGO будет делать дальше? Во-первых, продолжится наблюдение. Во-вторых, надо улучшать оборудование, чтобы была не одна регистрация события в месяц, а намного больше», — подытожил Валерий Митрофанов.
«Кварц шумит реально меньше», — поясняет Валерий Митрофанов выбор материала для зеркал, используемых в LIGO. Это объясняет то, почему кварц оказался лучше сапфира.
«С этим открытием для нас, людей, начинается новое великолепное приключение: поиски и исследования искаженной стороны Вселенной, предметов и явлений, которые построены из искривленного пространства-времени. Сталкивающиеся черные дыры и гравитационные волны — наши первые прекрасные образцы», — говорит Кип Торн, астрофизик, один из основателей LIGO.
«Это наблюдение красиво описывается в общей теории относительности Эйнштейна, сформулированной 100 лет назад, и представляет собой первое испытание теории в сильной гравитации. Было бы замечательно посмотреть на лицо Эйнштейна, если бы мы могли ему это сообщить», — говорит Райнер Вайс, один из основателей проекта LIGO.
«Это выдающееся достижение, которое открывает новое направление — гравитационно-волновую астрономию, — потребовало реализации крупного проекта широкой международной коллаборацией ученых, — говорит Игорь Биленко, профессор кафедры физики колебаний МГУ. — Очень важно и примечательно, что фундаментальные открытия, сделанные замечательным российским ученым Владимиром Борисовичем Брагинским и его коллегами, — квантовые пределы, способы квантовых измерений и квантовые флуктуации — оказались нужны и востребованы в этом проекте».
Гравитационные волны несут информацию о своем драматическом происхождении и о природе гравитации, которая не может быть получена иным способом. Физики пришли к выводу, что обнаруженные гравитационные волны были порождены двумя черными дырами в последние доли секунды их слияния с образованием одной, более массивной вращающейся черной дыры.
На вопрос о том, можно ли теперь, спустя годы поисков, говорить о том, что гравитационные волны наконец-то открыты, Валерий Митрофанов отвечает: «Это не такая простая история... Но — да, они открыты, это несомненно!»
«Впервые в мире зарегистрированы летящие волны кривизны-пространства, это открытие новой эры гравитационно-волновой астрономии», — комментирует происходящее профессор физического факультета МГУ Сергей Вятчанин.
Валерий Митрофанов, профессор физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова, рассказывает о том, что гравитационные волны на Земле вызывают чрезвычайно малые возмущения. Детекторы LIGO обнаружили относительные колебания пар пробных масс, разнесенных на 4 км, величиной 10 -19 м (это во столько же раз меньше размера атома, во сколько атом меньше яблока).
Вашингтонские ученые продемонстрировали ролик, на котором показали, как под действием гравитационной волны сплющивается и колеблется Земля, что вызвало заметное оживление публики. Ученые пояснили, что это было гипертрофированное представление реального процесса изменения линейных размеров объектов под действием волны.
На основании наблюдавшихся сигналов ученые LIGO оценили, что черные дыры, участвовавшие в этом событии, имели массы в 29 и 36 раз больше массы Солнца, а само событие произошло 1,3 млрд лет назад. За доли секунды примерно три солнечные массы превратились в гравитационные волны, максимальная мощность излучения которых была примерно в 50 раз больше, чем от всей видимой Вселенной.
Гравитационные волны были зарегистрированы 14 сентября 2015 года в 5.51 утра по летнему североамериканскому восточному времени (13.51 по московскому времени) на двух детекторах-близнецах Лазерной интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории LIGO.
Американские физики объявили о том, как коллаборация начинала свою работу: проект LIGO был основан в 1992 году, а наблюдения обсерватория начала в 2002-м.
Слухи об открытии гравитационных волн начали расползаться после того, как в сентябре были запущены модернизированные детекторы обсерватории. Сообщалось, что детекторам лаборатории в США удалось зафиксировать прохождение одной или нескольких гравитационных волн. Об этом писал в своем микроблоге в сети Twitter известный космолог из Университета штата Аризона Лоуренс Краусс. Правда, пресс-служба LIGO не стала подтверждать тогда его сообщения.
Из всех гравитационных телескопов, работающих на Земле, наибольшей чувствительностью обладает расположенная в США лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория LIGO. Эта обсерватория состоит из двух Г-образных систем, образованных двумя плечами по 4 км каждое. Гравитационная волна обладает свойством изменения метрики — это значит, что, попав на прибор, она изменит длину плеча каждой из систем, и лазерный интерферометр зафиксирует это изменение. Системы LIGO разнесены между собой на 3002 км. При регистрации гравитационной волны, распространяющейся, согласно ОТО, со скоростью света, это расстояние даст задержку в регистрации сигнала в 10 миллисекунд, что позволит определить направление на источник волны. Одна из систем находится в Ливингстоне, а другая — в Хэнфорде.
Если общая теория относительности верна и гравитационные волны действительно существуют, то наиболее сильными и достаточно частыми их источниками являются катастрофы, связанные с коллапсами массивных двойных систем в ближайших галактиках, например столкновения черных дыр или нейтронных звезд. При вращении вокруг общего центра масс такая система теряет энергию за счет излучения гравитационных волн. Этот процесс обычно длится несколько миллионов лет, и излучение достаточно слабое. В результате объекты сближаются, а их период обращения уменьшается. Однако на заключительном этапе происходит столкновение и несимметричный гравитационный коллапс. Этот процесс длится доли секунды, и за это время в гравитационное излучение — рябь пространства-времени — уходит энергия, составляющая, по некоторым оценкам, более 50% от массы системы.
Поиск гравитационных волн — это одна из крупнейших проблем современной физики. Согласно общей теории относительности (ОТО) Альберта Эйнштейна, любая материя, движущаяся с ускорением, создает возмущение пространства-времени — гравитационную волну. Это возмущение тем больше, чем выше ускорение и масса объекта. Ввиду слабости гравитационных сил по сравнению с другими фундаментальными взаимодействиями эти волны должны иметь весьма малую величину, с трудом поддающуюся регистрации.
Добрый вечер, дорогие читатели! Отдел науки «Газеты.Ru» начинает онлайн-трансляцию пресс-конференции российских ученых, участвующих в проекте по поиску гравитационных волн. Исследователи являются членами коллаборации LIGO (LSC — LIGO Scientific Collaboration), коллектива более чем из тысячи ученых из университетов 15 стран. Россия представлена двумя научными коллективами: группой физического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова и группой Института прикладной физики РАН (Нижний Новгород).
