В шестнадцатом веке Ньютон заявил, что каждая частица во Вселенной притягивает каждую другую частицу невидимой силой, силой гравитации. Однако он не был уверен в механизме этой магической сущности.
В двадцатом веке Эйнштейн предложил свое объяснение гравитации, Общую теорию относительности. Он утверждал, что массивные объекты искажают структуру пространства-времени. И эффект этого искажения-как раз то, что ощущается как гравитация. Чем больше масса объекта, тем больше искажение, создаваемое им.
Когда два массивных объекта по спирали приближаются друг к другу, они сминают пространство-время и посылают эти искажения и энергию по всему космосу. Такие возмущения распространяются так же, как рябь по воде, только со скоростью света. Эти колебания в ткани пространства-времени и есть то, что называется гравитационными волнами.
Самые мощные гравитационные волны возникают, когда массивные объекты движутся с очень высокими скоростями. Например, при взаимном обращении двух черных дыр или нейтронных звезд. Также сильные гравитационные волны являются порождением асимметричного взрыва звезды, то есть сверхновой.
Как обнаружить эти волны
Гравитационные волны невероятно быстры. Они движутся со скоростью света и, путешествуя, искажают ткань пространства-времени, словно человек, растягивающий и сжимающий в своих руках резинку.
Гравитационные волны возникают из событий, происходящих далеко от Земли. Поэтому до нас они доходят слабыми по интенсивности, что делает их обнаружение весьма трудным. Именно по этой причине потребовалось около 100 лет, чтобы волны были обнаружены после теоретического предложения. Когда Эйнштейн предложил свою Общую теорию относительности, он сказал, что обнаружение этих волн находится за пределами человеческих возможностей.
Но ученые Кип Торн, Райнер Вайс и Рон Древер доказали, что его утверждение неверно. Им пришла в голову идея обнаружить эти волны с помощью лазеров, измеряющих расстояние между зеркалами в километрах друг от друга. Но здесь речь шла об измерении расстояний, таких как одна десятая ядра атома. Работа началась в 1994 году и, наконец, 14 сентября 2015 года гравитационная волна была обнаружена. Она произвела разницу в расстоянии 0,004 протона на 4 километра. Расшифровав данные, ученые пришли к выводу, что волны исходили от двух черных дыр, слившихся вместе миллиард лет назад.
Гравитационные волны могут многое рассказать. Они содержат записи обо всех масштабных событиях, их происхождении и причинах, что в конечном итоге поможет лучше понять Вселенную, Большой взрыв, услышать первый крик нашего мира.
#космос #наука и образование #гравитационные волны #эйнштейн