Ученые зафиксировали сигнал гравитационных волн

Гравитационные волны, предсказанные Эйнштейном в 1915 году в общей теории относительности, связаны с возмущениями пространства-времени

Москва. 11 февраля. INTERFAX.RU - Ученые в США объявили в четверг, что им удалось зафиксировать сигнал гравитационных волн, которые образовались в результате слияния двух черных дыр. Это заявление было сделано на пресс-конференции Национального научного фонда США в Вашингтоне.

Открытие сделали участники проекта Advanced LIGO совместно с европейским Virgo, они зафиксировали сигнал гравитационных волн акустического диапазона, сообщает N+1 .

"Мы поймали гравитационные волны, мы сделали это", - заявил представитель aLIGO.

Гравитационные волны — прямое следствие уравнений общей теории относительности, предложенных Альбертом Эйнштейном в 1915 году. Они описываются уравнениями волнового типа, их решения соответствуют возмущениям пространства-времени, движущимся со скоростью света. В отличие от электромагнитных волн, интенсивность гравитационных волн на много порядков меньше, поэтому обнаружить их удалось лишь сейчас.

Источником волн стало слияние двух черных дыр с массой около 29 и 36 Солнц соответственно. Сигнал (GW150914) был зафиксирован 14 сентября, его увидели обе обсерватории, входящие в коллаборацию aLIGO. Физики называют сигнал "очень специфическим". Было зафиксировано повышение частоты колебаний со временем - как раз то, что предсказывает Общая теория относительности для сливающихся массивных объектов (чем ближе они подходят друг к другу, тем выше частота вращения и частота испускаемых гравитационных волн).

Анализ полученного сигнала занял около месяца. Его комбинированная статистическая значимость для двух детекторов составила 4,6 и 5,1 сигма в зависимости от типа используемого анализа.

Энергия, выделенная в результате слияния, эквивалентна трем массам Солнца (около 4.6 процента от массы слившихся тел). Данное слияние, по словам ученых, произошло 1,3 млрд лет назад (z∼0,1). Поскольку сигнал гравитационных волн, который наблюдает aLIGO, находится в акустическом диапазоне, ученые смогли напрямую перевести колебания в звук и проиграть его на пресс-конференции.

В состав LIGO входят два крупных лазерных интерферометра, расположенные на расстоянии около трех тысяч километров друг от друга: один неподалеку от Ливингстона (штат Луизиана), другой - возле Хэнфорда (Вашингтон). Интерферометры собраны по Г-схеме, то есть состоят из двух перпендикулярно расположенных равновеликих плечей. Их длина составляет четыре километра. Прохождение гравитационной волны через интерферометр способно менять длину одного плеча относительно другого, что должно сдвигать фазу излучения в этом плече и влиять на картину интерференции. Полученный сигнал затем проходит очистку от шумов, преимущественно возникающего из-за механических (в том числе сейсмических) колебаний и квантового шума фотодетекторов.

Ранее, на первой стадии эксперимента LIGO, физики не могли добиться достаточной чувствительности интерферометра для фиксации тех небольших смещений, которые сопровождают прохождение гравитационных волн. После модернизации, завершившейся летом 2015 года, чувствительность наблюдений удалось повысить почти на порядок (в 3-5 раз для частот 100-300 герц и в 10 раз для более низкочастотных колебаний). Это, по словам физиков, и стало решающим фактором в сегодняшнем открытии. Так, относительная разница в длине плечей интерферометра, которую могла видеть Advanced LIGO, составила около h=1-10^-21. Для четырехкилометровых плечей LIGO эта разница сравнима с размером атомного ядра.

Отмечается, что обнаружение гравитационных волн может стать началом новой эры в астрономии.

"Это дает нам новый взгляд на Вселенную. Астрономия гравитационных волн может стать астрономией XXI века. Более того, она может дать важную информацию о природе гравитации, "черных дырах" и фундаментальной физике", - заявил The Huffington Post физик-теоретик, профессор Университета Аризоны Лоуренс Краусс.