Для астрономов, изучающих сигналы гравитационных волн, пришедших издалека, событие GW250114 стало настоящим подарком судьбы. Этот сигнал — наиболее ясный среди всех ранее зарегистрированных сигналов от слияния двух черных дыр. Именно он предоставил ученым редкую возможность подтвердить одну из важнейших физических теорий нашего времени — Общую теорию относительности (ОТО) Альберта Эйнштейна.
По словам физика Кифа Митмана из Корнеллского университета, участник проектов LVK, LISA и SXS, причина исключительной точности сигнала кроется лишь в одном обстоятельстве: «Наши детекторы существенно улучшились за прошедшие десять лет».
Открытие века
GW250114 — уникальный всплеск искажений пространственно-временного континуума, возникший вследствие мощнейшего удара двух сталкивающихся черных дыр. Волна была зарегистрирована обсерваторией LIGO в Америке 14 января 2025 года. Сигналы именуют в зависимости от даты регистрации, и ученые объявили миру о новом открытии спустя почти девять месяцев, осенью 2025-го.
Анализируя полученные данные, группа ученых пришла к выводу, что полученный сигнал идеально вписывается в прогнозы Общей теории относительности. Вместе с тем авторы исследования признают, что дальнейшие наблюдения способны выявить случаи, когда подобные события не будут соответствовать предсказаниям Эйнштейна. По мнению исследователей, это откроет перед человечеством перспективу проникновения в самые глубокие тайны устройства Вселенной.
Космический перезвон
Процесс слияния черных дыр похож на звук колокольчика, утверждает Митман. Столкновение рождает особые звуки — колебания, обладающие характерными характеристиками: собственной частотой и продолжительностью звучания. Измеряя частоту колебаний, ученые определяют массу и вращение получившейся в результате столкновения черной дыры.
Особенность случая GW250114 заключается в том, что сигнал оказался настолько чистым, что позволил зафиксировать сразу два разных тона одновременно. Согласно теории Эйнштейна, каждый такой тон должен давать одинаковую оценку масс и вращения черной дыры.
«Таким образом, сравнивая разные частоты, мы можем проверить правильность самой общей теории относительности. Но если вдруг измерения покажут расхождение частот, значит, реальный мир расходится с предсказаниями Эйнштейна», — поясняет ученый.
Новый взгляд на Вселенную
Исследователи использовали точность сигнала GW250114, чтобы замерить два отдельных тона и наложить ограничения на третий. Эти данные прекрасно согласовывались с положениями Общей теории относительности. Хотя могло случиться иначе, подчеркивает Митман.
«Нам пришлось бы основательно поломать голову над созданием совершенно иной модели гравитации», — делится размышлениями ученый.
Тем не менее команда исследователей уверена, что будущее принесет открытия новых гравитационных волн, выходящих за пределы современной теории Эйнштейна. Такие находки смогут пролить свет на неразрешенные загадки науки.
Следы квантовой гравитации?
Физика склоняется к мысли, что Общая теория относительности рано или поздно перестанет действовать, ведь она неспособна объяснить многие загадочные явления вроде темной энергии и темной материи, рассказывает Митман. Помимо прочего, общая теория теряет смысл, когда речь идет о попытках объединить ее с правилами квантового мира.
«Мы полагаем, что существует какое-то решение этого противоречия, позволяющее создать единую теорию, совмещающую гравитацию и квантовые законы. Поэтому мы считаем возможным появление отклонений от традиционных выводов Эйнштейна, свидетельствующих о присутствии отпечатков квантовой гравитации на регистрируемых нами сигналах. Возможно, однажды именно эти отличия приведут нас к открытию настоящей теории квантовой гравитации», — резюмировал ученый.