Эхо во тьме: Как учёные „услышали“ столкновение чёрных дыр

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

Что, если у Вселенной есть свой голос? Самые грандиозные события в космосе — рождение звёзд, смерть галактик и столкновения чёрных дыр — создают невидимое эхо, которое миллиарды лет путешествует к нам через пространство. Именно это предсказал Альберт Эйнштейн ещё сто лет назад, назвав это явление гравитационными волнами. Но как услышать звук там, где нет воздуха?

Это была одна из величайших загадок физики: гравитационные волны настолько слабы, что их считали невозможным обнаружить. Они представляют собой рябь самой ткани пространства-времени, и даже самые мощные космические катаклизмы создают колебания, которые в момент достижения Земли в миллионы раз меньше атома. Поймать их — это как измерить ширину человеческого волоса на планете, которая находится в десятках световых лет от нас.

Автор: NASA Hubble Space Telescope Источник: unsplash.com

Невероятный слух LIGO

Чтобы решить эту задачу, физики построили самый чувствительный инструмент на планете — лазерно-интерферометрическую гравитационно-волновую обсерваторию, или LIGO. По сути, это две гигантские L-образные трубы, каждая длиной в 4 километра. По трубам пускают лазерные лучи, которые отражаются от зеркал и возвращаются обратно.

Принцип работы LIGO основан на лазерной интерферометрии. Это способ измерения расстояний с невероятной точностью.

Представь L-образный инструмент с двумя «рукавами», каждый длиной в несколько километров. По ним пускают два лазерных луча, которые отражаются от зеркал на концах и встречаются в центре. В обычном состоянии оба луча проходят одинаковый путь и приходят одновременно, взаимно уничтожая друг друга.

Когда через Землю проходит гравитационная волна, она очень слабо и почти незаметно растягивает одну из «рук» инструмента и сжимает другую. Эта микроскопическая разница в длине приводит к тому, что один из лазерных лучей возвращается с небольшой задержкой. Этот крошечный сбой в синхронизации и есть тот самый сигнал, который фиксирует LIGO.

Первое космическое эхо

За полвека попыток LIGO не смог поймать ничего. И лишь 14 сентября 2015 года случилось невероятное. В 11 часов 51 минуту по гринвичскому времени оба детектора — в Ливингстоне и Хэнфорде, в США, на расстоянии 3000 километров друг от друга — одновременно зафиксировали странный, очень короткий сигнал.

Учёные увидели на своих мониторах уникальный «чип» — возрастающий по частоте и амплитуде всплеск, который длился всего одну пятую секунды. Он не походил ни на что, что они видели раньше. Это был точный сигнал, предсказанный Эйнштейном. Он стал первым прямым доказательством существования гравитационных волн. Анализ данных показал: сигнал был рождён в результате слияния двух чёрных дыр — одной массой в 36, а другой в 29 солнечных масс. Они столкнулись и слились в одну, массивную чёрную дыру, выбросив в космос энергию, в 50 раз превосходящую всю энергию видимой Вселенной.

Слияние чёрных дыр, вольная интерпретация
Слияние чёрных дыр, вольная интерпретация
Автор: ИИ Gemini Источник: gemini.google.com

Новое окно в космос

Это открытие — больше, чем просто подтверждение столетней теории. Оно открыло нам совершенно новый способ наблюдать Вселенную. До этого мы смотрели на неё, улавливая свет и другие виды электромагнитного излучения. Мы были как немые свидетели, которые видят, но не слышат. Теперь у нас появился слух.

Гравитационные волны способны рассказать нам о событиях, которые невозможно увидеть: столкновениях нейтронных звёзд, взрывах сверхновых и даже, возможно, о Большом взрыве. Вселенная оказалась не безмолвным, а живым, гудящим местом, и мы только-только начали слушать её великую симфонию.

Изображение в превью:
Автор: ИИ Gemini
Источник: gemini.google.com

0 комментариев

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Почему барсук делит свою нору с лисицей, даже когда у обоих есть детёныши

Представьте старую барсучью нору с несколькими выходами. Из одного появляется барсук, а немного позже из соседнего выходит лисица. Причём оба животных здесь не случайные гости. Под землёй у каждого...

От The Beatles до Майкла Джексона: как киномагнитофон Nagra создавал историю музыки

Nagra знают в основном по кино и репортажам. Швейцарские портативные катушечные магнитофоны разработал польский инженер Стефан Кудельский, а само название по-польски означает «запишет». С конца...

Optonica SA-2121H: ресивер, где проще заменить транзисторы, чем один конденсатор

В 1975 году японская Sharp выделила звуковое направление в отдельное подразделение Optonica. Задумывали его как конкурента признанным производителям hi-fi аппаратуры, и линейка получилась широкая:...

Аккумуляторы из вторсырья превзошли новые заводские батареи: как модернизация катода и графита увеличила их ресурс в два раза

Литий-ионные аккумуляторы окружают нас повсюду: они питают смартфоны, ноутбуки, электроинструменты, системы хранения энергии и электромобили. У всех этих батарей есть общая проблема — со...

7300 лет назад супервулкан засыпал Японию пеплом. Почему одни племена вымерли, а другие пережили демографический скачок

Около 7300 лет назад в Восточно-Китайском море, всего в тридцати километрах к югу от японского острова Кюсю, проснулся подводный вулкан Кикай. Это извержение получило в науке двойное имя...