Молния может ударить дважды — а то и трижды — в одно место, а ученые из обсерватории LIGO — найти гравитационную волну. Они думают, что это начало новой эпохи в понимании нашей Вселенной. Их «молния» — неуловимая, сложная в обнаружении, гравитационная волна, произведенная невероятными событиями вроде сталкивающихся черных дыр. Энергия, производимая этим событием, нарушает саму ткань пространства-времени, подобно ряби от брошенного в пруд камня. Ученые LIGO объявили об обнаружении ряби гравитационной волны, продолжив, таким образом, серию открытий после исторического первого обнаружения, объявленного в феврале этого года.
«Это столкновение произошло 1,5 миллиарда лет назад, — заявила Габриэла Гонсалес из Университета штата Луизиана на пресс-конференции, посвященной новому открытию, — и вместе с этим мы можем заявить, что эпоха астрономии гравитационных волн началась».
Первое обнаружение гравитационных волн сливающихся черных дыр было сделано 14 сентября 2015 года и подтвердило крупное предсказание общей теории относительности, написанной Альбертом Эйнштейном в 1915 году. Второе обнаружение было сделано 25 декабря 2015 года и записано обоими детекторами LIGO.
В то время как первое обнаружение гравитационных волн, высвобожденных мощным слиянием черных дыр, было «чириком», который длился всего одну пятую секунды, второе обнаружение стало больше «гиком», который длился целую секунду.
Послушайте сами:
«Мы называем это музыкой гравитации», говорит Гонсалес.
Хотя гравитационные волны не являются звуковыми волнами, ученые преобразовали осцилляции и частоту гравитационной волны в звуковую волну такой же частоты. Почему же два эти события такие разные?
По имеющимся данным, ученые пришли к выводу, что второй набор гравитационных волн был произведен в финальные моменты слияния двух черных дыр массой в 14 и 8 раз превышающих массу Солнца соответственно, и это столкновение произвело единую, массивную черную дыру массой в 21 солнечную. Для сравнения: черные дыры, обнаруженные в сентябре 2015 году, были в 36 и 29 раз массивнее Солнца и слились в черную дыру в 62 солнечные массы.
Ученые говорят, что более высокочастотные гравитационные волны от менее массивных черных дыр попали в «яблочко» чувствительности LIGO.
«Очень важно, что эти черные дыры были менее массивны, чем те, что мы наблюдали в первый раз, — говорит Гонсалес. — Из-за более легких масс по сравнению с первым обнаружением, они провели больше времени — около секунды — в зоне чувствительности детекторов. Это перспективное начало составления карт популяций черных дыр в нашей Вселенной».
LIGO позволяет ученым изучать Вселенную совершенно по-новому, используя гравитацию вместо света. LIGO использует лазеры для точного измерения положения зеркал, разделенных 4 километрами, в двух местах, находящихся на расстоянии 3000 километров одно от другого, в Ливингстоне, штат Луизиана, и Хэнфорде, штат Вашингтон. LIGO не обнаруживает событие столкновения черных дыр напрямую, а фиксирует растяжение и сжатие самого пространства. Обсерватория может измерять пертурбации в пространстве с точностью до одной части на тысячу миллиардов миллиардов. Сигнал от этого нового события, названного GW151226, был произведен в процессе превращения материи в энергию, который буквально сотряс пространство-время как желе.
Член команды LIGO Фульвио Риччи, физик Римского университета Ла Сапиенца, заявил, что в октябре был третий «кандидат» на событие, но он был куда менее значимым, и сигнал не смогли выделить достаточно сильно на фоне шума, чтобы посчитать его официальным обнаружением.
И все же два подтвержденных события указывают на то, что черные дыры намного более распространены во Вселенной, чем считали ранее, и что они могут чаще обретаться в парах.
«Обнаружив два мощных события за первые четыре месяца наблюдений, мы можем начинать делать прогнозы относительно того, как часто мы будем слышать гравитационные волны в будущем, — говорит Альберт Лаззарини, замдиректора лаборатории LIGO в Калтехе. — LIGO дает нам новый способ наблюдать некоторые из самых темных, но очень мощных энергетических событий в нашей Вселенной».
Сейчас LIGO закрыта на модернизацию. Следующий запуск со сбором данных начнется осенью этого года, и улучшение чувствительности детектора может позволить LIGO изучить в полтора раза больший объем Вселенной, по сравнению с первым запуском.