Представители международной группы ученых эксперимента Advanced LIGO (Advanced Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), в состав которой входят и ученые из Московского государственного университета имени Ломоносова, сделали официальное объявление относительно факта, который может стать одним из самых больших прорывов в физике за прошедшие сто лет. Этим фактом является регистрация гравитационных волн, неуловимой и загадочной «ряби» пространственно-временного континуума, существование которых в 1916 году предсказал Альберт Эйнштейн в рамках его Общей теории относительности.
Возможность регистрации гравитационных волн является совершенно новым методом наблюдения за явлениями, происходящими далеко в глубинах Вселенной. При помощи этих волн можно узнать о событиях, за которыми невозможно наблюдать напрямую при помощи оптических и радиотелескопов, но слабые гравитационные отголоски которых беспрепятственно проходят через бездну космического пространства.
Первые гравитационные волны были зарегистрированы 14 сентября 2015 года обсерваторией Advanced LIGO, два независимых датчика которой находятся в Ливингстоне, штат Луизиана, и Ханфорде, штат Вашингтон. Источником этих гравитационных волн, которые с достаточно большой амплитудой достигли Земли, стало столкновение двух массивных черных дыр, масса которых превышает массу Солнца в 29 — 36 раз, произошедшее на удалении 1.3 миллиарда световых лет, т.е. произошедшее 1.3 миллиарда лет назад. Во время этого столкновения образовалась одна черная дыра с массой в 62 солнечных массы, а материя, массой в три раза больше массы материи Солнца, превратилась в течение нескольких микросекунд в энергию с пиковой мощностью, в 50 раз превышающей постоянный уровень энергии, выделяемой в видимой нам части Вселенной.
Оборудование обсерватории LIGO работает, многократно отражая лучи лазеров, которые проходят через 4-километровые туннели, располагающиеся под прямым углом относительно друг друга. Рядом с системой зеркал расположены сверхчувствительные датчики движения, которые регистрируют малейшие отклонения лазерного луча, происходящие под воздействием гравитационных волн в момент, когда они проходят в области Земли. Чувствительность всей системы столь высока, что датчики могут зарегистрировать отклонение луча лазера на величину, меньшее, чем тысячная часть от диаметра протона.
Следует отметить, что такие возможности обсерватория LIGO получила не так уж и давно после процедуры глубокой модернизации. А собственно этот эксперимент был предложен к реализации в качестве детектора гравитационных волн более 50 лет назад учеными из Калифорнийского технологического института и Массачусетского технологического института.
«Наблюдения за гравитационными волнами позволили нам достичь нашей амбициозной цели, к которой мы упорно шли на протяжении пяти десятков лет» — рассказывает Дэвид Х. Рейц (David H. Reitze), ученый из Калифорнийского технологического института и руководитель лаборатории LIGO, — «Нам удалось обнаружить это неуловимое явление, которое помогает объяснить более глубже «работу» Вселенной. Примечательно, что данное открытие было сделано немногим позже 100-летнего юбилея Общей теории относительности Альберта Эйнштейна».
Напомним нашим читателям, что Общая теория относительности после ее публикации буквально перевернула с ног на голову понимание учеными сил гравитации, показав неразрывную связь между материей, пространством и временем. Из этого родилась четырехмерная структура Вселенной, где материя, энергия и гравитация являются связанными друг с другом элементами, взаимодействие которых при определенных условиях должно порождать гравитационные волны. Однако, во время разработки Общей теории относительности и несколько позже человечество не обладало средствами и технологиями, позволяющими зарегистрировать очень и очень слабую рябь пространственно-временного континуума. Это стало возможным лишь в последнее время благодаря появлению новых самых высокочувствительных датчиков и массы других сопутствующих технологий.
И в заключении следует отметить, что все работы в рамках эксперимента Advanced LIGO проводятся LIGO Scientific Collaboration (LSC), объединением, в состав которых входит тысяча ученых из университетов 15 различных стран. К делу разработки, производства и тестирования оборудования и датчиков для этого эксперимента приложили свои знания и руки ученые более чем из 90 различных университетов и научно-исследовательских организаций. А в деле первичной обработки собираемой информации привлечено около 250 студентов из разных высших учебных заведений.
