Через 100 лет после предсказания Эйнштейна 14 сентября 2015 года коллаборации LIGO и VIRGO впервые зафиксировали гравитационно-волновой сигнал, то есть напрямую засекли гравитационные волны. Это открытие заложило фундамент для гравитационно-волновой астрономии, ведь без преувеличения можно сказать, что гравитация является самым обсуждаемым в научном сообществе физическим явлением. Но выяснили ли ученые, что породило эти гравитационные волны?
Необычное слияние
Немалую роль в коллаборации, обнаружившей гравитационные всплески, сыграла российская группа физиков в LIGO из МГУ имени М.В. Ломоносова. В качестве источника гравитационных волн они ожидали увидеть пульсары с несимметричной частотой вращения. Однако им оказались две сливающиеся черных дыры, которые могли родиться внутри одной и той же гигантской звезды массой в несколько сотен Солнц.
Источник же пойманных LIGO гравитационных волн нашел зонд «Ферми». Он зафиксировал в южном полушарии ночного неба слабые, но хорошо заметные вспышки гамма-излучения ровно через 0,4 секунды после того, как через Землю прошли гравитационные волны, зафиксированные детекторами LIGO.
По словам Абрахама Лоеба из Гарвард-Смитсоновского астрофизического центра в американском Кембридже, слияние черных дыр звездной массы не должно воспроизводить вспышки в гамма-диапазоне. Так что они взялись изучать физические свойства события, обнаруженного «Ферми». Очень скоро они поняли, что оно происходило по крайне необычному сценарию. Из одной звезды сформировались две черные дыры, а затем фактически в один момент слились воедино.
Космическая гантель
«Это космический эквивалент женщины, носящей двойняшек в своей утробе. Даже если найденная «Ферми» вспышка является ненастоящей, то в будущем другие гравитационные волны, которые будут обнаружены на LIGO, должны наблюдаться на предмет присутствия их световой компоненты, даже если они не были порождены черными дырами. Природа всегда находит новые способы удивить нас», – заявил Лоеб.
Эта звезда была супертяжеловесом, в сто раз тяжелее Солнца. В ней не было практически ничего, что было бы тяжелее гелия, а скорость ее вращения была крайне высока. Такие звезды появляются, когда в них вливаются два небольших светила. Живут они очень мало, но умирают очень ярко. Благодаря как раз тому сверхбыстрому вращению, в последние минуты жизни они как бы раздваиваются, становясь похожими на гантель, состоящую из двух половинок. Каждой из них суждено стать черной дырой. Именно этот момент и зафиксировал «Ферми».
Новорожденные черные дыры были близки друг к другу на расстоянии диаметра Земли. По этой причине они слились друг с другом на 4 минуты. Это мгновенное по космическим меркам событие породило гравитационные волны, зафиксированные детекторами LIGO. В них, по оценкам ученых, преобразовалось примерно 5% от первоначальной общей массы черных дыр (сами они были тяжелее Солнца в 29 и 36 раз).
Эйнштейновское уравнение
Если такая значительная часть массы черных дыр становится гравитационными волнами, как тогда изменяется общая гравитационная масса Вселенной? Здесь важна обработка источников гравитационного поля в присутствии этих волн. Эйнштейн еще к 1916 году пришел к выводу о том, что как источник гравитационного поля его энергия и энергия вещества эквивалентны.
Эту гравитационную энергию он включил в правую часть своего уравнения. За год всевозможных обсуждений этой ситуации с коллегами, он убрал ее из правой части в 1917 году. Источником гравитационного поля стало лишь вещество с его электромагнитным полем. Как итог: общая масса Вселенной при ее расширении изменяется. Правда, это согласовалось только с Эддингтоном и Шредингером.
❗Участившиеся случаи ограничения каналов вынудили нас заняться поиском альтернативных площадок. Канал про Космос мы уже перенесли в приложение SFERA. А скоро в SFERA появится и сервис для статей. Скачать мобильное приложение SFERA:
Некоторые полагают, что на нелинейную и линейную составляющие можно разложить левую часть эйнштейновского уравнения. После этого можно перекинуть в правую часть нелинейную часть. Тогда она станет дополнительным источником гравитационного поля. В таком случае мы придем к совершенно новой теории гравитации.
Силы отталкивания
Вообще целых пятьдесят лет это не имело практически никакого значения. То, как излучение гравитационных волн влияет на общую массу, считалось небольшой погрешностью. Но то, что открыл LIGO, заставляет в этом сомневаться. Теперь это не погрешность, а актуальная проблема, откатившая некоторых ученых на 70 лет назад, когда считалось, что гравитационная масса Вселенной уменьшается.
Сегодня исследователи, изучающие обнаруженные гравитационные волны, пришли к выводу о том, что гравитационная масса Вселенной уменьшается от того, что излучение гравитационных волн образует силу отталкивания, которая ее растягивает. И то, что Вселенная сейчас расширяется с ускорением, свидетельствует о том, что на ранних этапах ее развития эти силы отталкивания были очень велики. Это предположение не выходит за рамки Общей теории относительности, и не позволяет обойтись без темной материи и темной энергии, как дополнительных гипотез.
Силы отталкивания, возникая на небольшом расстоянии от квазисферической системы, зависят от того, сколько именно прошло времени с начала изменения массы. Другими словами, они уменьшаются с радиусом, но не исчезают вовсе. Этот механизм вполне можно применить к модели расширяющейся Вселенной. Так что сам Большой взрыв и ускоряющееся расширение могут быть последствиями реликтовой гравитационной силой отталкивания, а не с текущими процессами.
Они могут быть связаны с формой того пространства-времени, которое возникло в предыдущей Вселенной в момент коллапса. Стол мощная генерация гравитационных волн приводит к резкому уменьшению гравитационной массы. Мощная сила отталкивания превращает большое сжатие в большой взрыв. Первоначальное отталкивание слишком мощное, зато с течением времени оно ускоряется все меньше. Получается, что текущая Вселенная тоже расширяется с уже меньшим ускорением.
Чтобы не потерять нас, подпишитесь на telegram-канал, который мы ведём для проекта SFERA. Срочные новости будут в закреплённых сообщениях.
❗️ Ставьте 👍 и подписывайтесь на наш канал!
Читайте также:
