До 2015 года астрономы не знали, существуют ли на самом деле гравитационные волны, основанные на теории, разработанной Альбертом Эйнштейном, или это чисто математические творения. Сама идея обнаружения «пространственно-временной ряби» многим казалась чистой научной фантастикой. Тем не менее именно тогда готовился к работе первый в истории детектор гравитационных волн. Колоссальное устройство почти невообразимой чувствительности, разрабатывавшееся и строившееся годами, преследовало одну цель: проверить, действительно ли существуют гравитационные волны и движутся ли они до сих пор в пространстве. Об успехе построения этого детектора свидетельствует тот факт, что первые волны были зарегистрированы во время его испытаний и калибровки. Астрономы получили совершенно новое окно во Вселенную.
С 2015 года гравитационные волны, проходящие через Землю, позволили ученым обнаружить захватывающие события в космосе, которые иначе мы бы никогда не смогли увидеть. Среди них столкновения черных дыр, столкновения черной дыры с нейтронной звездой и, наконец, столкновения двух нейтронных звезд. Чувствительность детекторов в настоящее время достаточно высока, чтобы мы могли извлечь из самой гравитационной волны информацию о массе сталкивающихся объектов, о том, какой объект образовался в результате столкновения и, наконец, сколько массы было преобразовано в чистую энергию гравитационные волны, которые только что дошли до нас.
Однако здесь стоит упомянуть, что гравитационные волны, проходящие через Землю, чрезвычайно слабы. Чтобы обнаружить их, детектор должен быть в состоянии обнаружить изменение расстояния, меньшее, чем диаметр атомного ядра. Именно так сжимается пространство при прохождении гравитационной волны.
Когда Вселенная была намного моложе и намного меньше
Мы живем во вселенной, которой почти четырнадцать миллиардов лет. Учитывая, что Вселенная с момента своего создания постоянно расширяется, а само расширение только ускоряется, следует признать, что вселенная, в которой мы живем сегодня, мало похожа на ту, которая существовала сразу после Большого взрыва.
В первый момент после сотворения Вселенной, задолго до того, как она достигла возраста в одну секунду, возникла т. н. инфляция. Маленькая вселенная, в которой каждый закоулок был связан со всеми остальными причинно-следственными связями, очень быстро росла в размерах. В той молодой и относительно небольшой Вселенной гравитационные волны почти заполнили все пространство-время и были намного сильнее, чем сегодня. Как и в случае с волнами, одни волны усиливали друг друга, а другие нейтрализовали.
В последней научной работе ученые утверждают, что иногда могли даже образовываться стоячие волны, т.е. волны, в которых гребни и впадины не двигаются. Такие волны создаются, когда две одинаковые волны, но движущиеся в пространстве в противоположном направлении, интерферируют.
Может ли гравитация излучать свет?
Ученые подозревают, что на гребнях таких стоячих волн должно было накопиться много гравитационной энергии. Эта энергия могла бы, в свою очередь, возбудить существующее во Вселенной электромагнитное поле до такой степени, что оно могло бы испускать электромагнитное излучение. Если бы это было действительно так, то можно было бы сказать, что сама гравитация в первые моменты жизни Вселенной могла быть ответственна за испускание света. Печальная новость заключается в том, что сегодняшняя Вселенная совсем не похожа на раннюю Вселенную, и в настоящее время нет никаких шансов, что подобное явление будет наблюдаться сегодня. С другой стороны, кто знает, не окажется ли то, что мы считаем нормальным сегодня, увлекательным и недостижимым для какой-нибудь цивилизации, которая будет жить в ближайшие 10-20 миллиардов лет. Так что, возможно, нам следует наслаждаться тем, что у нас есть.