Гравитационные волны на примере лучшего объекта во Вселенной
11 февраля 2016 группа ученых из международного проекта LIGO Scientific Collaboration отчитались о том, что сумела впервые зафиксировать гравитационные волны в лабораторных условиях. Что это такое, почему это важно и зачем об этом все говорят – объясняем на гифках с сиськами.
Что такое гравитационные волны?
Гравитационные волны – это колебания, которые возникают в результате движения, вращения или перемещения в пространстве тел с определённым ускорением. Представить это проще всего на примере водной глади: предметы, касающиеся поверхности, изгибают её.
Та самая рябь, которая идёт от упавшего в озеро камня – это и есть гравитационная волна. Только возмущается не жидкость, а пространство-время, а люди вот уже несколько десятков лет пытаются это возмущение уловить.
Что является источником волны?
Важнейшим источником гравитационной волны являются нейтронные звёзды или чёрные дыры, потому что они числятся как самые массивные объекты в галактике. Когда они сближаются между собой или двигаются в пространстве, становятся заметны и эффекты данного перемещения. Однако, так же испускать их может любое тело, имеющее ускорение и массу. Наше Солнце слишком мелкое, отчего и волны слишком слабые.
Частота гравитационных волн зависит от того, как близко по отношению друг к другу находятся объекты. Например, пара чёрных дыр, вращающаяся вокруг общего центра масс и находящаяся близко друг от друга, постепенно наращивает количество испускаемых волн. Это происходит до тех пор, пока они не сольются в одно тело.
И кто это придумал?
Почти 100 лет назад о гравитационных волнах заговорил Альберт Эйнштейн. Немецкий физик предположил в своей работе 1916 года уравнение для волн, а через два года выпустил ещё одну книгу, посвящённую данному явлению.
С того момента их обнаружение стало чуть ли не важнейшей задачей учёных по всему миру.
Как произошло открытие?
И вот 11 февраля 2016 произошло главное: две обсерватории с помощью детектора LIGO зафиксировали наличие гравитационных волн. Важно понимать, что наблюдать за показателями нужно пристально и долго, иначе можно всё упустить. Аппаратура специально создана для фиксации волн от нейтронных звёзд и слияния массивных чёрных дыр.
Именно последнее и удалось уловить: 14 сентября 2015 года прошла гравитационная волна, вызванная столкновением двух чёрных дыр массой в 29 и в 26 раз больше массы Солнца, а детекторы зафиксировали характерный звук. Они стали единым объектом где-то в стороне созвездия Магелланово облако. Объявили об этом только в четверг, на нескольких пресс-конференциях.
Почему это важно?
Потому что на основе теории о гравитационных волнах строятся наши базовые представления о вселенной. Учёные хотят убедиться, что эти волны существуют, а их наличие можно поймать в лабораторных условиях. Теперь, если всё подтвердится, физики смогут узнать больше о звёздной эволюции и образовании чёрных дыр. Это фундаментальные знания, необходимые человечеству для ещё более глубокого изучения астрофизики.
Например, раньше космическое пространство изучалось с помощью электромагнитного излучения или нейтрино, теперь к ним присоединятся и гравитационные волны. Они свободно распространяются, не сталкиваются с объектами и не поглощаются, а значит, могут нести информацию туда, куда раньше было не добраться. Люди банально смогут изучить устройство чёрных дыр и нейтронных звёзд, до которых раньше было не добраться. Видимо, теперь ясно, кому достанется Нобелевская премия в этом году.
©Николай Чумаков 13 февраля 2016