Шрифт:
Закладка:
Во-первых, это новый способ рассматривать Вселенную и изучать космические катаклизмы. Для гравитационных волн нет препятствий, они без проблем проходят вообще сквозь все во Вселенной. Они самодостаточны: их профиль несет информацию о породившем их процессе. Наконец, если один грандиозный взрыв породит и оптический, и нейтринный, и гравитационный всплеск, то можно попытаться поймать все их, сопоставить друг с другом и разобраться в недоступных ранее деталях, что же там произошло. Уметь ловить и сравнивать такие разные сигналы от одного события – главная цель всесигнальной астрономии.
http://elementy.ru/novosti_nauki/432626/Neytrinnaya_astrofizika_delaet_pervye_shagi
Когда детекторы гравитационных волн станут еще более чувствительными, они смогут регистрировать дрожание пространства-времени не в сам момент слияния, а за несколько секунд до него. Они автоматически пошлют свой сигнал-предупреждение в общую сеть наблюдательных станций, и астрофизические спутники-телескопы, вычислив координаты предполагаемого слияния, успеют за эти секунды повернуться в нужном направлении и начать съемку неба до начала оптического всплеска.
Во-вторых, гравитационно-волновой всплеск позволит узнать новое про нейтронные звезды. Слияние нейтронных звезд – это фактически самый последний и самый экстремальный эксперимент над нейтронными звездами, который природа может поставить для нас, а нам как зрителям останется только наблюдать результаты. Наблюдательные последствия такого слияния могут быть разнообразными, и, набрав их статистику, мы сможем лучше понимать поведение нейтронных звезд в таких экзотических условиях.
В-третьих, регистрация всплеска, пришедшего от сверхновой, и сопоставление его с оптическими наблюдениями позволит наконец-то разобраться в деталях, что же там происходит внутри, в самом начале коллапса. Сейчас у физиков по-прежнему остаются сложности с численным моделированием этого процесса.
В-четвертых, у физиков, занимающихся теорией гравитации, появляется вожделенная «лаборатория» по изучению эффектов сильной гравитации. До сих пор все эффекты ОТО, которые мы могли непосредственно наблюдать, относились к гравитации в слабых полях. О том, что происходит в условиях сильной гравитации, когда искажения пространства-времени начинают сильно взаимодействовать сами с собой, мы могли догадываться лишь по косвенным проявлениям, через оптический отголосок космических катастроф.
В-пятых, появляется новая возможность для проверки экзотических теорий гравитации.
История Вселенной
Задача обнаружения реликтовых гравитационных волн, которые стали следствием событий, произошедших сразу после зарождения Вселенной, на порядок сложнее, чем детекция сигнала от такого большого и катастрофического события, как слияние черных дыр{15}. Однако в конце концов эта задача будет решена, что позволит совершить значительный шаг в изучении истории Вселенной.
Гравитационные волны не поглощаются веществом, и это позволит «увидеть», что происходило во Вселенной в самые первые мгновения после Большого взрыва. Задача эта, конечно, гораздо более сложна, и открытие реликтовых гравитационных волн – дело не завтрашнего дня. Несомненно, однако, что достаточно чувствительные приборы будут созданы, а реликтовые гравитационные волны обнаружены, что позволит «просеять» космологические теории и отделить те, которые не соответствуют полученным данным.
Одна из тайн Вселенной, в разгадке которой может помочь нынешнее открытие, касается загадочного темного вещества, которое, по расчетам, должно вместе с темной энергией составлять большую часть состава Вселенной, но при сегодняшнем уровне развития технологий не может быть обнаружено. Темное вещество чрезвычайно слабо взаимодействует с обычным, не излучает и не поглощает свет, и потому его чрезвычайно трудно (если вообще возможно) обнаружить обычными астрофизическими методами. Но темное вещество имеет массу и подчиняется закону всемирного тяготения (и, разумеется, законам общей теории относительности). Темное вещество, как и обычное, способно излучать гравитационные волны, и потому именно гравитационно-волновая астрофизика даст возможность изучить недоступные ранее для наблюдений объекты Вселенной. А ведь темного вещества во Вселенной в шесть раз больше, чем вещества обычного!
***
Русская служба ВВС опубликовала интересный комментарий профессора физики Университетского колледжа Лондона Рубена Саакяна (http://www.bbc.com/russian/science/2016/02/160212_5floor_gravitational_waves_discovery ):
«Один из очень принципиальных моментов этого открытия – это то, что мы впервые получили способ изучать, наверное, самые интересные объекты в нашей Вселенной – черные дыры. У нас по большому счету не было серьезного инструментария, чтобы смотреть на эти самые интересные объекты, которые нам могут много чего еще рассказать, в том числе о возможности путешествия во времени, в параллельной Вселенной и прочее. Это совершенно сумасшедшие объекты – черные дыры, но изучать их очень трудно. Гравитационные волны дают нам такую возможность.
Мы надеемся, что со временем гравитационные волны станут нашим стандартным инструментарием, и мы сумеем заглянуть внутрь черных дыр. Другого способа, скорее всего, нет. То, что мы сейчас сумели зарегистрировать, дает нам надежду, что у нас будет способ заглянуть в эту воронку.
Есть очень популярная теория, что наша Вселенная – это одна из многих, многих, многих вселенных. В этих моделях черные дыры могут быть тем самым тоннелем, который позволяет путешествовать от одной вселенной к другой.
Это кажется научной фантастикой, но на самом деле это вполне возможно: мы сумеем на эти вещи начинать не то что отвечать, но, по крайней мере, заглядывать туда. В этом плане объявление о регистрации гравитационных волн для меня лично более даже важно – не очередное подтверждение теории относительности, что, конечно, очень важно, а тот инструментарий, который новое открытие нам дает для изучения этих объектов…
Когда свет из далекой звезды доходит до нас, до Земли, проходя мимо очень массивного объекта, такого как, например, черная дыра, он искривляется. Искривление можно посчитать с помощью уравнений общей теории относительности. Мы получили сейчас еще одно подтверждение, что эти уравнения действительно можно использовать. Связь, безусловно, есть.
Любое фундаментальное естественно-научное открытие приводило нас к технологическим прорывам. Примеров можно сколько угодно. Когда Эйнштейн написал свое уравнение специальной теории относительности о замедлении времени и прочем, практического применения не было видно никакого. Не прошло и ста лет, как оно появляется.
Другой пример – это Фарадей, который показывал свои опыты электромагнитной индукции в середине XIX века. Когда его спросили, зачем это нужно, он сказал, это ни зачем не нужно, это фундаментальная наука. Сейчас любой наш двигатель, электромотор работает на этом принципе.
Есть две вещи. Есть сами гравитационные волны. Может быть, мы научимся сквозь черные дыры в другую Вселенную переходить. Есть технология, которая развивается для того, чтобы их зарегистрировать, допустим, лазеры, которые были использованы. Это, конечно, может использоваться в ближайшем времени».
Что дальше?
Перспективы гравитационно-волновой астрономии – самые воодушевляющие. Сейчас завершился лишь первый, самый короткий наблюдательный сеанс детектора LIGO, и уже за это короткое время был пойман четкий сигнал. По мере увеличения чувствительности детекторов и расширения доступной для гравитационно-волновых наблюдений части Вселенной, количество зарегистрированных событий будет
