Охотники за гравитационными волнами готовятся к новым открытиям

Охотники за гравитационными волнами готовятся к новым открытиям

Художественное изображение двух чёрных дыр, столкновение которых вызвало гравитационные волны, зарегистрированные на Земле
(иллюстрация The SXS Project).

11 февраля 2016 года международное научное сообщество LIGO с помпой объявило о первой регистрации ряби полотна пространства-времени или гравитационных волн, существование которых было предсказано ещё 100 лет назад Альбертом Эйнштейном. Само событие произошло 14 сентября 2015 года. Именно тогда наземные детекторы обнаружили гравитационные волны, возникшие в процессе слияния двух чёрных дыр с массой более 30 солнечных каждая, расположенных на расстоянии около 1,3 миллиарда световых лет от Земли.

Не менее важным событием, которое всё-таки немного померкло в лучах славы гравитационных волн, стал короткий гамма-всплеск, пойманный монитором гамма-всплесков (Gamma-ray Burst Monitor или GBM) космического телескопа "Ферми" в той же части неба спустя всего 0,4 секунды после того, как колебания пространства-времени достигли Земли.

Принято считать, что большинство гамма-всплесков происходят при вспышках сверхновых, то есть когда массивная звезда полностью израсходовала своё топливо и коллапсирует с образованием нейтронной или кварковой звезды или же чёрной дыры. Это так называемые "длинные гамма-всплески", но существуют ещё и "короткие". Последние во многом остаются загадкой для учёных, и именно такой гамма-всплеск зарегистрировал телескоп "Ферми" 14 сентября 2015 года.

Главная интрига состоит в том, что этот всплеск стал полной неожиданностью для астрономов. Принято считать, что столкновение чёрных дыр происходит "чисто", то есть без какого-либо излучения. При этом, вероятность того, что гравитационные волны и гамма-всплеск не являются следствием одного и того же события и представляют собой лишь случайное совпадение, оценивается в 0,2%.

На основе этого факта уже выстроены новые теории, например, было высказано предположение о том, что слияние чёрных дыр могло произойти внутри очень массивной звезды. Тем не менее настоящие закономерности данного явления ещё только предстоит определить.

"Это дразнящее открытие с очень низкой вероятностью оказаться ложной тревогой, но прежде чем мы сможем начать переписывать учебники, мы должны увидеть больше таких всплесков в совокупности с гравитационными волнами от слияния чёрных дыр," – рассказывает член команды телескопа "Ферми" Валери Коннотон (Valerie Connaughton) в пресс-релизе NASA.

Дело в том, что в поле зрения лазерно-интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории (LIGO) находится слишком большой участок неба. И искать в этом "стогу сена" единичные короткие гамма-всплески дело безнадёжное. Но при совместной работе с GBM область поиска можно было бы сократить втрое.

Пока одна часть команды планирует новые схемы поимки коротких гамма-всплесков, другие специалисты продолжают искать пути совершенствования оборудования LIGO, в частности, в рамках съезда Американского физического общества.

На данный момент LIGO работает не в полную силу после масштабной модернизации последних лет. И одна из главных проблем – это достижение способности измерения изменения расстояния до 10 в минус 21 степени метра (это примерно одна десятитысячная диаметра протона).

Для этого придётся придумать ещё более надёжные способы защиты детектора от регистрирования побочных волн, создаваемых, например, поездами, автомобилями, а также волнами, разбивающимися о сушу, и ветром. В частности, сейчас ведётся работа по модернизации сейсмографа, который должен регистрировать и компенсировать подобные помехи.

На наших глазах открылась новая эра астрономии и, возможно, благодаря гравитационным волнам учёные смогут увидеть Вселенную под новым углом зрения, чтобы раскрыть немало её тайн и загадок.