11 лютого Національний науковий фонд США зібрав вчених з Каліфорнійського технологічного інституту і Массачусетського технологічного інституту, щоб оголосити про результати, досягнуті фахівцями лазерно-інтерферометричної гравітаційно-хвильової обсерваторії LIGO в ході пошуку гравітаційних хвиль. Відкриття подібного роду може повністю змінити сучасну науку. 

Гравітаційні хвилі – це брижі полотна простору-часу, яке породжується гравітацією масивних об’єктів в космосі. Їх можна порівняти з брижами на поверхні ставка. Наприклад, під час зіткнення двох чорних дір брижі в просторі-часі будуть нести енергію з місця зіткнення на швидкості світла. Згідно фізичних теорій, будь-який масивний космічний об’єкт, який піддається прискоренню, повинен генерувати гравітаційні хвилі.Лазерний інтерферометр гравітаційної хвилі

Але раніше лише непрямі спостереження свідчили про існування гравітаційних хвиль. Безпосереднє ж їх виявлення здається сучасній науці майже непосильним завданням (надто вже слабкі коливання, поблизу порога чутливості для існуючої техніки).

Єдине реалістичне джерело гравітаційних хвиль, яке можна було б спостерігати – чорні діри, що зіштовхуються. Це наймасивніші і щільні об’єкти, які існують у Всесвіті. Їх зіткнення і злиття можуть бути найбільшими джерелами гравітаційних хвиль.

Нагадаємо, що надмасивні чорні діри викидають наднові зірки з галактик.

При цьому вважається, що гравітаційні хвилі починають генеруватися оточенням чорних дір задовго до їх зіткнення. Гравітаційні хвилі можуть бути викликані вибухом наднової, а також швидким рухом нейронних зірок, що обертаються. Ще одне джерело – Великий вибух.

У 2002 році обсерваторія LIGO приступила до безпосереднього пошуку гравітаційних хвиль, що поширюються через наші області простору. Відповідно до теорії, вони можуть бути виявлені у всіх частинах неба, вночі або вдень, в туманностях, зірках і навіть поблизу скелястих планет.

Теоретично, ці хвилі постійно подорожують по космосу безперешкодно.
LIGO складається з двох станцій спостереження, розташованих на відстані в 3200 кілометрів один від одного. Обидві станції ідентичні і мають два довгих вакуумних тунелі в формі букви L. Довжина кожного тунелю – 3,22 кілометра.

У них розташовуються складні оптичні лабораторії, які використовують лазери для виявлення дрібних крихітних коливань, викликаних проходженням гравітаційної хвилі. Інструментарій LIGO здатний виявити навіть найменші зміни. Будь-яке з них може вказувати на незначні викривлення простору і часу.

Слід зазначити, що нещодавно фізики виявили хвилі простору-часу.

Якщо одна зі станцій виявляє крихітні коливання простору-часу, а інша ні, вчені вважають, що гравітаційні хвилі не виявлені: помилкові спрацьовування можливі через різні повсякденні речі, наприклад, при сильних поривах вітру. І тільки якщо дві станції виявили зміни, можна говорити про ймовірність проходження гравітаційної хвилі.Претенденти на Нобелівську премію

Підтвердження виявлення гравітаційних хвиль допоможе з’єднати теоретичну фізику з технологічними складовими. Сама ідея про гравітаційні хвилі народилася із загальної теорії відносності Ейнштейна, яка описує природу простору і часу.

Знадобилося сто років, щоб розробити технології, які допоможуть виявити ці брижі. Відкриття підтвердить ще один загальний прогноз відносності, а також допоможе вирішити деякі питання, якими переймаються астрофізики і космологи. Багато з них вже висловили думку про те, що відкриття гравітаційних хвиль – суттєва заявка на Нобелівську премію.

Передбачається, що різні космічні явища будуть генерувати гравітаційні хвилі різної частоти. Сучасна астрономія фокусується на використанні електромагнітного спектра для вивчення Всесвіту.

Традиційно, видима частина електромагнітного спектра використовувалася астрономами, щоб виявити планети і навіть спостерігати за сусідніми галактиками. У міру розвитку астрономічних методик і модернізації технологій астрономи почали вивчати різні довжини хвиль. Наприклад, рентгенівське випромінювання, щоб побачити енергетичні події навколо чорних дір, і інфрачервоне випромінювання, яке допомагає бачити області зореутворення.

Однак пряме виявлення гравітаційних хвиль може зрушити парадигми. При наявності достатньої кількості детекторів гравітаційних хвиль, теоретично вчені зможуть бачити об’єкти і явища, які залишаються приховані від електромагнітного спектра. Наприклад, дві чорні діри, що зливаються, можуть не виробляти велику кількість електромагнітного випромінювання, але при цьому вони будуть виробляти величезний гравітаційно-хвильової сигнал. І, як і в електромагнітному спектрі, частота гравітаційних хвиль буде відображати природу явищ, які їх породжують.

В остаточному підсумку вчені змогли б створити гравітаційну карту найближчого Всесвіту зі списком перехідних подій (таких як наднові) і періодичних імпульсів від чорних дір, що кружляють по своїм орбітам. В даний момент дослідники вважають, що гравітаційно-хвильова астрономія могла б революціонізувати наше уявлення про Всесвіт. Залишилося всього нічого, виявити хоча б одну подію, яка породила гравітаційні хвилі…

Написати коментар


*