Тема:

Гравитационные волны 2 суток назад

Поймать волну: кажется, источник гравитационного излучения наконец удалось разглядеть в телескопы

Никогда раньше учёным не удавалось уловить гравитационные волны, порождённые слиянием двух нейтронных звёзд.
Иллюстрация The SXS Project.

Привычные силы тяготения – не единственное проявление гравитации. Ещё Эйнштейн предсказал, что всякое тело излучает гравитационные волны, если его ускорение меняется. А ускорение любого тела меняется как минимум в двух точках пути: когда оно приходит в движение и когда останавливается. Взмах палочки дирижёра, движение крыльев бабочки, кружка, поставленная на стол, – всё становится источником гравитационных волн. Окружающие нас поля тяготения (специалисты, правда, предпочитают говорить об искривлённом пространстве-времени) непрерывно содрогаются, хотя мы и не чувствуем этой ряби. И это не может не радовать: мало было бы приятного в непрерывной хаотичной тряске из-за любого движения вокруг.

Однако для учёных это является проблемой, ведь только самые грандиозные процессы, такие как столкновения чёрных дыр, порождают волны, которые могут быть зарегистрированы приборами. Для этого требуется специальные, очень чувствительные детекторы, предельно изолированные от любой посторонней вибрации (создать такие не просто сложно, это ещё и весьма дорогое удовольствие). Но даже современные технологии не спасают специалистов: им требуется сравнивать показания приборов, размещённых в разных концах Земли, и искусно очищать данные от шума.

Все эти технические трудности стали причиной того, что гравитационные волны были обнаружены только в 2015 году. С тех пор это замечательное явление регистрировали ещё дважды. Физики возлагают на такие наблюдения большие надежды. Например, не исключено, что они помогут раскрыть тайну возникновения сверхмассивных чёрных дыр и обнаружить новые измерения пространства.

Всемирная сеть – тоже своего рода пространство, по которому иногда бегут волны волнующих слухов. На днях там разыгрался захватывающий научный детектив. 18 августа этого года астроном Крейг Уилер (J. Craig Wheeler) из Техасского университета в Остине написал в твиттере, что в обсерватории LIGO обнаружили новый источник гравитационных волн (напомним, что предыдущие три источника были обнаружены там же), и на этот раз событие удалось зафиксировать в оптическом диапазоне.

Спустя час Питер Йоахим (Peter Yoachim) из Вашингтонского университета в Сиэтле в своём твите уточнил, что LIGO уловил сигнал из галактики NGC 4993, находящейся в созвездии Гидры в 130 миллионах световых лет от Земли. Там, по словам учёного, произошло слияние двух нейтронных звёзд, которое зафиксировали оптические телескопы. Некоторые астрономы, пожелавшие остаться неназванными, говорят, что слухи распространялись и до твитов Уилера и Йоахима.

Уилер позже извинился. "Я не должен был отправлять этот твит. LIGO заслуживает того, чтобы объявить об этом, когда они сочтут уместным. Mea culpa", – написал он.

Астрономы волнуются недаром. Гравитационные волны обнаруживали уже трижды, но никогда ещё не случалось, чтобы породившее их событие удалось наблюдать каким-то другим способом. К тому же раньше фиксировались только столкновения чёрных дыр. Этот катаклизм происходит стремительно, и гравитационный всплеск длится секунды или доли секунд. Но слияние нейтронных звёзд может дать импульс длительностью до минуты. Это поможет гораздо лучше понять структуру гравитационных волн и сравнить с предсказаниями теории Эйнштейна (которая до этого, отметим, проходила все тесты с блеском).

Кроме того, это поможет ответить и на вопросы о самих нейтронных звёздах. Какова их внутренняя структура? Что образуется в результате их слияния – новая нейтронная звезда или всё-таки чёрная дыра?

Тем временем орбитальный гамма- и рентгеновский телескоп Fermi 17 августа был направлен именно на NGC 4993, где произошёл быстрый гамма-всплеск. Это мощный импульс гамма-излучения, который продолжается пару секунд. Затем на месте события несколько дней наблюдается свечение в оптическом, а иногда радио- и рентгеновском диапазоне.

В связи с этим любопытно, что Йоахим писал о столкновении нейтронных звёзд – именно такие события, как предполагают астрономы, порождают столь впечатляющую иллюминацию. Прямых доказательств этой гипотезы нет. Но наблюдение гравитационных волн может стать таким доказательством.

Галактика NGC 4993, в которой произошло событие.

22 августа в Twitter-канале Space Telescope Live, следящем за деятельностью знаменитого космического телескопа "Хаббл", появилось сообщение, что инструмент наблюдает слияние двух нейтронных звёзд. Позже твит был удалён. Однако данные о том, куда и зачем смотрит "Хаббл ", выкладываются в открытый доступ. И они подтверждают, что телескоп действительно был направлен на NGC 4993, причём в качестве причины указана "проверка кандидата на отождествление с источником гравитационных волн".

17 августа в ту же точку смотрел и рентгеновский телескоп Chandra, а 18 и 19 августа – крупнейший оптический телескоп VLT и массив радиотелескопов ALMA.

25 августа коллаборация обсерваторий LIGO и VIRGO опубликовала сообщение, гласящее: "Во время нашего предварительного анализа в данных как LIGO, так и VIRGO были обнаружены некоторые предварительные указания на гравитационные волны, и мы поделились тем, что нам сейчас известно, с астрономами. Мы прилагаем все усилия, чтобы гарантировать, что это действительно гравитационные волны. Потребуется время, чтобы достичь уверенности, необходимой для презентации результатов научному сообществу и широкой публике. Мы сообщим вам, как только сможем".

Сегодня