Ученые снова зафиксировали гравитационные волны

Почему про них так много говорят и что это такое - простыми словами

Ученые впервые зафиксировали гравитационные волны от слияния двух нейтронных звезд. Открытие знаковое - эти объекты значительно меньше черных дыр, слияние которых породило гравитационную волну, регистрация которой была удостоена Нобелевской премии. Как пишет N+1, гравитационная волна наблюдалась утром 17 августа этого года (в 8:41 по времени Восточного побережья США, по московскому времени 15:41). Для тех, кто ничего не понял, Криптус объясняет, что такое гравитационные волны и почему о них так много говорят в последние недели.

Сто лет назад о существовании гравитационных волн рассказывал Альберт Эйнштейн, сформулировав общую теорию относительности. Он предложил рассматривать пространство и время как единое целое. По Эйнштейну наш мир — это четырёхмерное пространство-время (три пространственные и одна временная координаты). Любое тело, обладающее массой, искривляет  его, как, например, шарик искривляет натянутый листок бумаги.

Любое тело, движущееся с ускорением, создаёт гравитационные волны — своеобразную рябь на поверхности пространства-времени. Представьте натянутую ткань и несколько камней, которые мы будем на нее класть. Чем тяжелее камень, тем больше он продавливает ткань — точно так же массивные гравитационные объекты, по теории относительности Эйнштейна, «продавливают» ткань пространства-времени, которая и есть наш мир.

черные дыры в представлении художника
черные дыры в представлении художника

Физик Александр Родин сравнивает гравитационные волны с землетрясением. Например, есть обычный город, в котором стоят какие-то неподвижные объекты — дома, столбы, деревья. Когда где-то поблизости от города происходит крупное землетрясение, даже эти неподвижные объекты начинают колебаться. Эти колебания и есть гравитационные волны; а объекты, которые колеблются, — это пространство и время.

Нейтронная звезда  образуется на последнем этапе жизни некоторых звезд, на котором она сбрасывает внешнюю оболочку и становится сверхновой. Такие объекты обладают высокой плотностью. Например, при массе, сопоставимой с солнечной, диаметр нейтронной звезды не превысит 20 километров.

Гравитационные волны порождают любые объекты, но современные инструменты астрономов позволяют выявить события, порождаемые лишь чрезвычайно массивными объектами, например, черными дырами или нейтронными звездами.

Гравитационную волну, возникшую в результате слияния двух черных дыр, астрономы зарегистрировали еще в 2015 году, теперь настала очередь нейтронных звезд.  Руководитель научной группы Российского квантового центра, участник проекта LIGO Михаил Городецкий поясняет, что при сближении нейтронных звезд скорость из вращения вокруг общего центра масс увеличивается, что и дает астрономам шанс обнаружить гравитационные волны, порождаемые этим вращением. 

Почему открытие гравитационных волн важно для науки?

Несмотря на стройность теории Эйнштейна, до сих пор у нее не было экспериментального подтверждения. Впервые ученые смогли зафиксировать гравитационные волны 11 февраля 2016 года. Открытие принадлежит участникам  LIGO (лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория). Ученые Райнер Вайсс, Барри Бариш и Кип Торн получили за него Нобелевскую премию. 

Гравитационное взаимодействие — явление невероятно слабое, заметить его в повседневной жизни невозможно. Но и приборы, способные его зафиксировать, появились только в последние несколько лет. В итоге открытие позволило не только подтвердить теорию Эйнштейна, но и получить новую информацию о поведении черных дыр. Но еще важнее, что астрофизики получили еще один инструмент для изучения Вселенной, а гравитационная астрономия стала реальностью.

Соцсети
Сайт сделан в Бреле 2017