Наука15 февраля 2016 18:20

Ну, вздрогнули : в НАСА засомневались, что гравитационные волны были вызваны слиянием черных дыр

Орбитальный телескоп Fermi зафиксировал гамма-вспышку, полыхнувшую там же, где располагался источник гравитационных волн, зарегистрированных обсерваторией LIGO.

Вдоль и поперек

14 сентября 2015 года до Земли докатилась гравитационная волна, которая чуть сжала ткань пространства-времени в одном направлении и растянула в перпендикулярном. Посредством точнейших приборов - лазерных интерферометров - это зарегистрировала крупнейшая в мире гравитационная ая обсерватория LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory). По сути уловила гравитационную волну. Уловила спустя 100 лет после того, как Альберт Эйнштейн объявил, что они - гравитационные волны (эдакая рябь в ткани пространства-времени) - обязаны существовать согласно его Общей теории относительности (ОТО).

Почти 5 месяцев члены многонациональной коллаборации LIGO проверяли результаты. И 11 февраля 2016 года на специальной пресс-конференции в Вашингтоне заявили: гравитационную волну пустила пара черных дыр, слившихся в одну. По словам ученых, удалось даже определить, что одна дыра была в 29 раз тяжелее Солнца, другая - в 36 раз. А дыра, образовавшаяся в результате единения, набрала 62 солнечные массы.

Гравитационная волна от катаклизма неслась к Земле со скоростью света и добралась за 1 миллиард 300 тысяч лет. Само событие получило обозначение GW150914.

Художники красочно изображают слияние черных дыр, повлекших открытие гравитационных волн.

Обсерватория LIGO состоит из двух исследовательских установок. Одна находится в Ливингстоне, штат Луизиана (Livingston, Louisiana), другая - на расстоянии более 3000 км, в Ханфорде, штат Вашингтон (Hanford, Washington). Возмущения ткани-пространства-времени, вызванные гравитационной волной зарегистрировали обе. Что позволило приблизительно определить, где находился источник катаклизма: где-то в направлении созвездия Рыбы.

Сверкнуло, а не должно было

Данные, полученные в обсерватории LIGO, крайне заинтересовали ученых НАСА, работающих с орбитальным гамма-телескопом Fermi

(Gamma-ray Space Telescope он же Gamma-ray Burst Monitor - (GBM). Они стали смотреть, что происходило в районе созвездия Рыбы 14 сентября 2015 года 05:51 утра по летнему североамериканскому восточному времени в электромагнитном диапазоне. И обнаружили гамма-вспышку на том же участке неба, откуда пришла гравитационная волна. Fermi зафиксировал этот всплеск гамма-излучния спустя 0,4 секунды после того, как интерферометры зарегистрировали волну. Это событие получило шифр GW150914-GBM.

Слева: приблизительное расположение источника событие, зарегистрированного LIGO. Справа - расположение гамма-вспышки, уловленной Fermi.

В работе, подготовленной к публикации Fermi GBM Observations of LIGO Gravitational Wave event GW150914, ученые (30 человек) полагают: у событий GW150914 и GW150914-GBM был скорее всего один и тот же источник. Но совсем не факт, что слияние черных дыр. Ведь им не свойственны всплески рентгеновского излучения. А вот слияние черной дыры и нейтронной звезды могло бы породить и гравитационную волну, и гамма-вспышку.

Команда Fermi намерена продолжить исследования вероятных источников гравитационных волн - особенно тех, которые связаны с рентгеновским излучением.

А В ЭТО ВРЕМЯ

Укачало на гравитационных волнах

На вопрос, "Чем нам грозит обнаружение гравитационных волн?" ученые отвечают: Мол, грозит гравитационно-волновой астрономией. Поскольку появился еще один инструмент для исследования Вселенной. К оптическим, инфракрасным, ультрафиолетовым, радио- и гамма- телескопам добавился гравитационный. И в недалеком будущем, когда детекторы гравитационных волн станут еще чувствительнее, можно будет улавливать разные интересные события в космосе, понимать что они значат и уточнять, направляя на источники событий другие инструменты.

Дальше - начинаются фантастические измышления, которые средства массовой информации распространяют без ведома ученых. Многие обещают: за открытием гравитационных волн обязательно последуют межзвездные путешествия и строительство машины времени. Хотя прямой связи тут никакой нет.

Косвенная же связь есть - через Альберта Эйнштейна и его ОТО. Обнаружив гравитационные волны, ученые еще раз убедились, что он был прав. Поскольку настаивал, что такие волны обязаны то и дело сотрясать ткань-пространства времени. А раз так, то Эйнштейн, возможно, прав и в другом - в том, что существуют так называемые "червоточины" или "кротовые норы". Согласно решения уравнений ОТО, эти проходы, возникающие в ткани-пространства времени, соединяют отдаленные области Вселенной. Или одну Вселенную с другой. И сквозь "червоточину" можно переместиться в другие галактики - то есть, на необозримые межзвездные расстояния. А можно и в другое время - в пошлое или будущее.

Дело идет к тому, что Эйнштейн кругом прав: надо решать его уравнения и горя не знать.

Но увы, открытие гравитационных волн никак не приближает к созданию техники для путешествия сквозь чудо тоннели, которые еще называют мостиками Эйнштейна-Розена (в 1935 году израильтянин Натан Розен помог Эйнштейну решить его уравнения, из которых "вытекло" существование "червоточин").

Открытие гравитационных волн косвенно подтвердило существование черных дыр, если эти невидимые монстры и в самом деле стали их источником. А черные дыры тоже были предопределены решением уравнений ОТО.

С другой стороны… Если Эйнштейн кругом прав, то двигаться быстрее света нельзя. А это огорчает покорителей пространства. Какие уж тут межзвездные путешествия? Если лет по сто лететь только в одну сторону…

Но кто знает, в свое время открытие электричества тоже казалось бессмысленным. А ныне самолеты на батарейках летают. Человечество гораздо на выдумки. Куда-нибудь и с гравитационные волны приспособит. Главное, чтобы войны не было.

Будем верить в светлое будущее.

КСТАТИ

Эйнштейн не верил сам себе

Обнаружена рукопись, в которой автор Общей теории относительности предлагает альтернативу Большому взрыву, якобы породившему Вселенную.

Жрецы современной космологии, к которым относятся и ловцы гравитационных волн, утверждают: Вселенная возникла примерно 13,8 миллиардов лет назад из так называемой сингулярности - некой мизерной штуковины с невообразимо колоссальными температурой и плотностью. За ничтожные доли секунды, лопнув и взорвавшись, она превратилась в кварк-глюонную плазму - некий компот из осколков элементарных частиц. Далее, расширяясь и конденсируясь, компот или суп, как его иначе называют, стал материей. Это событие и называют Большим взрывом. Примерно через 400 миллионов лет после него появились первые звезды, а потом и все другие объекты, включая и нас с вами.

Вселенная вроде бы расширяется до сих пор, что и позволяет ученым, представляющим процесс идущим вспять, утверждать: когда-то Вселенная была той самой крохотулей-сингулярностью.

Первым такую гипотезу в 1922 году выдвинул советский математик Александр Фридман - на основе решения уравнений Общей теории относительности Альберта Эйнштейна.

Развил теорию Большого взрыва бельгийский католический священник и математик Жорж Леметр. А в конце 20-х годов прошлого века американский астроном Эдвин Хаббл реально увидел, что галактики удаляются от нас.

Словом, Эйнштейн и Большой взрыв не отделимы друг от друга. Мы говорим Эйнштейн - подразумеваем Большой взрыв, мы говорим Большой взрыв - подразумеваем Эйнштейн.

Но оказывается, создатель ОТО размышлял и об альтернативе. По крайней мере, однажды он почему-то засомневался в собственных представлениях о Вселенной. И попытался "изобрести" нечто принципиально другое.

О "метаниях" гения свидетельствует рукопись, на которую никто не обращал внимание. Хотя она хранилась на видном месте в иерусалимском архиве Альберта Эйнштейна в Еврейском университете в Иерусалиме (Albert Einstein Archives, Hebrew University of Jerusalem, Israel). Более того, рукопись - на немецком языке - находилась в свободном доступе и была выложена в электронном виде.

Сенсационную суть документа вскрыл ирландский физик Комрак О'Рафтери (Cormac O’Raifeartaigh) из Уотерфордского технологического института (Waterford Institute of Technology in Ireland).

Кто знает, вдруг и в гравитационных волнах Эйнштейн сомневался. А мы их ловим...

- Я чуть со стула не упал, когда увидел, о чем писал Эйнштейн, - выразил свое удивление ученый. Он перевел рукопись на английский язык. С ней можно ознакомиться тут http://arxiv.org/abs/1402.0132.

Документ датирован 1931 годом. Суть изложенной в нем идеи такова: у Вселенной нет начала, нет конца. Никуда она не расширяется - просто материя постоянно множится. И каждое мгновение спонтанно возникают новые элементарные частицы, из которых потом образуются звезды и галактики. Плотность же Вселенной остается постоянной, потому что она - Вселенная - бесконечна в пространстве и во времени.

Примерно через 10 лет до аналогичной гипотезы - так называемой стационарной Вселенной - самостоятельно додумался британский астрофизик Фред Хойл. Но научное сообщество его "заклевало". Да и Эйнштейн под давлением коллег, которые убедили его, что Вселенная расширяется, отказался от идеи стационарной Вселенной. Принял теорию Большого взрыва.

Кстати, в 1951 году с Большим взрывом согласился и Ватикан. Тогдашний Папа Римский Пий XII заявил, что эта теория не противоречит католическим представлениям о сотворении мира.

В СССР в теорию Большого взрыва, действительно перекликающуюся с религиозными представлениями, не сильно верили. И разделяли марксистско-ленинскую концепцию о бесконечной Вселенной. Лишь после распада страны теория Большого взрыва возобладала. Но критики остались. До сих пор уверяют, что Вселенная не расширяется - так только кажется.