Эйнштейн сомневался, а космос доказал: пространство действительно дрожит

Викки Калогера: открытие гравитационных волн стало началом новой эпохи в астрономии

Десять лет назад человечество стало свидетелем события, которое перевернуло представления об устройстве Вселенной. 14 сентября 2015 года в 09:50 UTC на Земле зафиксировали гравитационные волны — колебания пространства-времени, предсказанные Эйнштейном ещё в 1915 году.

Первое доказательство

Сигнал, получивший обозначение GW150914, возник в результате столкновения двух чёрных дыр. Их массы составляли 36 и 29 Солнц. Слившись, они образовали новый объект в 62 солнечные массы. Огромное количество энергии высвободилось за доли секунды — больше, чем излучают все звёзды наблюдаемой Вселенной в тот же миг.

Волны путешествовали 1,4 миллиарда лет и были зафиксированы двумя детекторами LIGO в США. Каждая установка представляет собой гигантскую L-образную систему лазерных интерферометров длиной 4 километра. В обычных условиях лучи гасят друг друга, но в тот момент они "сбились" — и науке открылась новая эпоха.

Столетие ожидания

Эйнштейн в своих работах предположил существование гравитационных волн, но сам сомневался, что их можно будет наблюдать. Долгое время физики считали их лишь красивой математикой. Лишь к середине XX века гипотеза обрела реальные подтверждения. Важным шагом стало открытие двойного пульсара Халса-Тейлора, орбита которого сокращалась именно так, как предсказывала теория.

Первые версии обсерваторий LIGO и Virgo ещё не обладали нужной чувствительностью. Только модернизация 2010-х годов позволила достичь результатов, изменивших историю науки.

Точность на пределе

Гравитационные волны искажают пространство меньше, чем на миллиардную долю атома водорода. Чтобы измерить такие величины, учёные использовали подвесы-суператтенюаторы и системы подавления шумов. Чувствительность оказалась настолько высокой, что детекторы даже фиксировали квантовые флуктуации.

Сейчас это самые точные измерения, которые когда-либо мы достигали в науке и технике, — отметила профессор Викки Калогера из Северо-западного университета.

Эти слова отражают масштаб эксперимента: человечеству удалось измерить изменения на пределе возможного.

Щебет Вселенной

Звуковая форма гравитационного сигнала получила название chirp — короткий "щебет", впервые услышанный в 2015-м. Для учёных это стало не только доказательством, но и эмоциональным моментом.

Эмоция первого "щебета” невозможно описать словами, — сказала Викки Калогера.

С того момента этот звук стал символом новой эры в физике и астрономии.

Подтверждение открытия заняло несколько месяцев: требовалась уверенность, что речь идёт не о случайном шуме.

Новая астрономия

Через два года, в 2017-м, обсерватории зарегистрировали слияние нейтронных звёзд и сопутствующую гамма-вспышку. Это стало рождением многопосланнической астрономии, где космос изучают сразу разными инструментами — от гравитационных волн до рентгенов и нейтрино.

С тех пор сотрудничество LIGO, Virgo и японской установки KAGRA позволило собрать десятки подобных событий. Сегодня счёт идёт уже на сотни.

Взгляд в будущее

Сейчас идёт четвёртая серия наблюдений (O4). Только за девять месяцев было подтверждено 128 событий. К 2025 году ожидают до полутысячи детекций. Следующее поколение обсерваторий — LIGO O5 и космическая миссия LISA Европейского космического агентства — обещают открыть ещё более грандиозные горизонты: от изучения ранней Вселенной до наблюдения за сверхмассивными чёрными дырами.