К настоящему времени вы наверняка уже слышали новости об открытии низкочастотного фона гравитационных волн, вызванного сверхмассивными черными дырами, которые вращаются вокруг друг друга в течение некоторого времени, прежде чем слиться воедино.
Ученые говорят, что это большая новость, чуть ли не новое окно во Вселенную. Но многим она кажется непонятной и малозначительной. Тем не менее, открытие заслуживает популярного обзора, поскольку действительно может сильно продвинуть наши знания о природе гравитации и других фундаментальных явлений во Вселенной.
Простым языком: что нужно об это знать
Гравитационные волны — это рябь в пространстве-времени, вызванная сильным событием где-то в глубинах Вселенной. Они были предсказаны общей теорией относительности Альберта Эйнштейна в 1916 году. Теория утверждает, что гравитация является признаком искривления, скручивания и искажения пространства-времени из-за присутствия массивных объектов, таких как звезды и планеты.
Однако Эйнштейн также предсказал, что массивные ускоряющиеся объекты будут искривлять пространство-время волнами, распространяющимися во Вселенной во всех направлениях со скоростью света. Обнаружение гравитационных волн в 2016 году подтвердило это предсказание, когда специализированная обсерватория LIGO физически обнаружила гравитационные волны, генерируемые двумя сталкивающимися черными дырами на расстоянии около 1 млрд. световых лет.
Это были коротковолновые гравитационные волны, идущие от слияния небольших черных дыр звездной массы. Хоть это и было сенсационным открытием, однако ученые получили доступ лишь к узкому диапазону волн, способных искажать пространство-время. Это всё равно, что наблюдать за космосом только в видимом диапазоне, без доступа к инфракрасному, микроволновому, рентгеновскому и так далее.
То, что сейчас обнаружено — это космический фон или "паутина" длинноволновых гравитационных волн. Они исходят от двойных СВЕРХМАССИВНЫХ черных дыр — двух космических монстров, вращающихся вокруг друг друга.
Как произошло открытие?
Чтобы получить доступ к гравитационным волнам на более низких частотах, коллаборации ученых по всему миру обратились к т. н. временным массивам пульсаров. Вообразите себе детектор гравитационных волн размером с галактику, образованный совокупностью нейтронных звезд, раскиданных на огромном пространстве!
- Чтобы уяснить для себя, как это работает, давайте используем следующий пример:
Представьте вселенную в виде озера, по которому ритмично гребут маленькие байдарки. Где-то неподалеку два моторных катера ходят по кругу, следуя друг за другом и создают рябь на воде, из-за которой байдарки раскачиваются.
Вследствие этого ритм гребли байдарочников немного меняется. Теперь представьте, что тяжелых катеров на озере много, и они создают сложное волновое возмущение на водной глади.
Это похоже на то, что увидели ученые. 15 лет они терпеливо наблюдали за светом 68 пульсаров – ядер мертвых звезд, которые вращаются вокруг своей оси каждую миллисекунду, посылая предсказуемые радиосигналы. Астрономы даже называют их “космическими часами” – настолько точно пульсары отмеряют время между своими вспышками. Это весла наших гребцов из вышеприведенного примера, и астрономы заметили небольшие изменения в их ритмах.
Скоростные катера, конечно же, представляют собой сверхмассивные черные дыры, вращающиеся вокруг друг друга и создающие рябь в “озере пространства-времени”.
Далее ученые хотят проследить эту космическую рябь, которая несет информацию о собственном происхождении и дает подсказки о природе гравитации.
Почему это должно нас волновать?
.
Обнаружение фона гравитационных волн связано с самой тканью пространства-времени и природой гравитации — фундаментальными открытиями о мире природы, которые сейчас совершает человечество.
Открытие может дать новый толчок в разработке теории квантовой гравитации (или “теории всего”), которую пока не удается создать. Дело в том, что обнаруженные фоновые сигналы были предсказаны некоторыми моделями, пытающимися объединись Стандартную модель и Теорию относительности Эйнштейна. В общем, речь идет о природе самой реальности, которую мы только сейчас начинаем понимать.
Ставьте "палец вверх", если понравился материал, и подписывайтесь на канал. До новых встреч!