Новости

03-10-2016

Впервые ученые зафиксировали гравитационные волны

Впервые физикам удалось наблюдать гравитационные волны, расходящиеся после столкновения двух черных дыр, на расстоянии 1,2 млрд световых лет от Земли. По расчетам ученых, одна из черных дыр имела массу в 36 солнечных, а вторая — в 29.

В процессе слияния черные дыры сближались под действием собственной гравитации, вращаясь вокруг общего центра масс. В самом конце этого процесса они ускорились настолько, что совершали по 250 оборотов в секунду. После этого произошел коллапс, и черные дыры слились в одну массой в 62 солнечных. Оставшаяся масса преобразовалась в энергию гравитационных волн, которые представляют собой распространяющиеся со скоростью света колебания пространства-времени.

Гравитационные волны были предсказаны Альбертом Эйнштейном в рамках общей теории относительности в 1916 году, хотя сам великий физик не раз менял свое мнение относительно того, существуют ли они в действительности или нет. Согласно Эйнштейну, гравитация является следствием того, что пространство-время искривляется под действием массивных тел примерно так же, как поверхность батута искривилась бы, если бы на нее положили гирю. Если сбросить на батут гирю с небольшой высоты, по его натянутой поверхности будут распространяться колебания, одинаковые по природе с волнами на воде. Такие же волны должны возникать и в пространстве-времени, когда какие-либо массивные тела испытывают в нем ускорение.

В наблюдавшемся учеными процессе обе черные дыры перед окончательным слиянием двигались со скоростью лишь вдвое меньшей, чем скорость света. Произведенные в этот момент (который длился пятую долю секунды) гравитационные волны и были зафиксированы учеными.

Для проведения эксперимента в США были построены две лаборатории на расстоянии 3 тыс. км друг от друга. Обе лаборатории практически идентичны и представляют собой сооружение в форме двух состыковывающихся под прямым углом "плеч" длиной около 4 км. Стены лаборатории построены из слоев бетона и металла, чтобы максимально оградить пространство внутри от какого-либо внешнего воздействия. Внутри располагаются вакуумные туннели, из которых был откачан весь воздух. В конце каждого туннеля находится зеркало, отражающее луч света.

В процессе прохождения через установку гравитационной волны длины плеч должны слегка измениться относительно друг друга. Это происходит из-за того, что гравитационная волна, проходя через какую-то область, сжимает в ней пространство-время в одном направлении и растягивает в другом. Несмотря на то что расстояние, на которое изменилась длина плеч, было чрезвычайно мало — в тысячи раз меньше, чем размер протона, обеим лабораториям удалось его зафиксировать. По случайному совпадению частота зафиксированных учеными волн совпала с частотой воспринимаемого человеком звука. И хотя гравитационные волны невозможно услышать в нашем понимании, ученые перевели эти колебания в звуковые, дав нам возможность послушать, как звучит слияние черных дыр.

Открытие гравитационных волн является важным не только для теоретической физики, но и для экспериментальной астрономии. Оно открывает ученым дорогу к наблюдениям за экстремальными процессами вроде слияния черных дыр или нейтронных звезд в удаленном космосе. Ранее предполагалось, что черные дыры встречаются парами очень редко, но теперь у ученых есть серьезные свидетельства в пользу того, что это не так.

Физик Стивен Хокинг (Stephen Hawking) совместно с коллегами Малькольмом Перри (Malcolm Perry) и Эндрю Стромингером (Andrew Strominger) из...
Наблюдение за мигающим квазаром PSO J334.2028+01.4075 показало, что он состоит из пары сверхмассивных черных дыр, завершающих процесс слияния. ...
Официальное приложение NASA для Apple TV позволит в реальном времени следить за космосом и Землей с Международной космической станции (МКС). ...