Две черные дыры решили поддаться действию сил тяготения и стать единым целым. В момент своего слияния они издали пронзительный вопль, который, будучи записан в виде ряби на поверхности пространства-времени, дошел до планеты Земля в Солнечной системе, был обнаружен и расшифрован 14 сентября 2015 года.
Примерно так началась 11 февраля официальная пресс-конференция в Университете Глазго, посвященная обнаружению гравитационных волн международными коллаборациями LIGO и VIRGO.
Важность этого открытия трудно переоценить. Очень многие титаны научной мысли ставят открытие гравитационных волн в один ряд с такими событиями научного мира как открытие бозона Хиггса. И вот почему. Существование гравитационных волн предсказывалось практически с самого момента публикации Эйнштейном основных постулатов теории относительности. Астрофизики, анализируя излучение энергии в таких процессах, как взрывы сверхновых, образование нейтронных звезд и коллапс (превращение массивных звезд в черные дыры), много раз приходили к выводу, что значительная часть излучаемой энергии должна приходиться на гравитационные волны. Многие научные коллективы начиная со второй половины прошлого века посвятили себя решению задачи экспериментального обнаружения гравитационных волн. Периодически появлялись сообщения о том, что тому или иному коллективу удалось обнаружить сигнал, превышающий шум в несколько раз, но ни воспроизвести результаты, ни согласовать их с данными расчетов относительно источника не удавалось. Например, когда в 1987 году на Земле зарегистрировали вспышку сверхновой в Большом Магеллановом облаке, один коллектив поспешил заявить о регистрации гравитационно-волнового сигнала, однако их данные не согласовывались с данными астрономов, и в итоге авторы были вынуждены признать, что их экспериментальная методика была ошибочной.
Все дело в том, что гравитационное взаимодействие – самое слабое из известных науке. Для обнаружения гравитационных волн нужен либо очень чувствительный детектор относительных смещений так называемых пробных масс, либо нужно дожидаться экстремальных астрономических событий, не слишком удаленных от нашей планеты. Поэтому в 1992 году была начата работа по созданию LIGO (Laser Interferometer Gravitational Observatory), в научную коллаборацию вошел коллектив научной группы прецизионных и квантовых измерений физфака МГУ, возглавляемый Владимиром Борисовичем Брагинским. В рамках проекта LIGO было создано сразу две обсерватории, одна – в штате Луизиана, и еще одна – в штате Вашингтон. Одним из авторов концепции LIGO стал Кип Торн, сегодня известный всему миру как продюсер фильма Interstellar. Чуть позже в Италии, рядом с городом Пиза, началось сооружение еще одной обсерватории, VIRGO – чтобы гарантировать отсутствие ложных срабатываний, а также иметь возможность триангулировать пришедший сигнал и определить его источник. Позднее все коллективы объединись в LSC (LIGO Scientific Collaboration), чтобы вместе создать весьма сложные научно-инженерные конструкции, над созданием которых трудились тысячи людей по всему миру, а в ходе работ были защищены сотни кандидатских диссертаций, включая вашего покорного слуги. Сложность задачи иллюстрирует тот факт, что на этих объектах умеют определять относительные смещения пробных масс, разнесенных на четыре километра, с точностью до 10-19 метров – это на четыре порядка меньше диаметра ядер большинства атомов!
И вот, 14 сентября 2015 года ученым LIGO удалось обнаружить сигнал, который был заметно выше уровня шума, и вместе с теоретиками расшифровать от какого именно источника он пришел. На расшифровку сигнала и проверку ушло несколько месяцев, и в январе 2016 года коллектив авторов подал манускрипт научной статьи в Physical Review Letters, которая была опубликована 11 февраля 2016 года. В числе соавторов публикации указаны научные сотрудники 133 научно-исследовательских организаций, в том числе физического факультета Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова. Поздравляю всех причастных с этим важным для науки открытием! P.S. Многих интересует практическая польза гравитационных волн. Пока это сложный вопрос, особенно с учетом того, какие технически сложные приспособления нужны для их обнаружения и какие вычислительные усилия были затрачены для их расшифровки. Однако, в позапрошлом веке, когда человечество открывало для себя радиоволны, их практическая польза тоже была понятна не сразу. Открытие гравитационных волн ставит точку в длящемся десятилетиями споре о природе гравитации, дает надежду на то, что единая теория поля будет наконец-то создана, а теоретики наконец-то сойдутся на приемлемом варианте квантовой теории гравитации. А там, глядишь, и практическое применение найдется – например, если удастся научиться генерировать гравитационные волны, то это даст возможность создавать новые принципы движения в космическом пространстве.
Читать больше: https://nplus1.ru/news/2016/02/11/atlast.
Только если для открытия бозона необходимо было найти частицу в высокоэнергетичном процессе, то для обнаружения гравитационных волн, наоборот, надо было убрать все помехи, чтобы поймать очень низкоэнергетичный сигнал. Эйнштейн предсказал существование гравитационных волн в рамках общей теории относительности, опубликованной в 1916 году.