След включването си през септември 2015 г., двойната обсерватория LIGO - обсерваториите с гравитационни вълни с лазерни интерферометри в Ханфорд, Вашингтон и Ливингстън, Луизиана, едновременно открива сливането на две черни дупки през първата работна сесия, въпреки че тяхната чувствителност е определена на 30% от възможен. Сливането на две черни дупки 36 и 29 слънчеви маси, открити на 14 септември 2015 г., и други черни дупки при 14 и 8 слънчеви маси, открити на 26 декември 2015 г., осигури първото категорично и пряко потвърждение за съществуването на гравитационни вълни. Отне един век, за да стане това. Накрая технологията успя да тества теорията и да я потвърди.
Но откриването на тези вълни е само началото: в астрономията настъпва нова ера. Преди 101 години Айнщайн представи нова теория на гравитацията: обща относителност. Заедно с него дойде и осъзнаването: далечните маси не привличат мигновено подобни подобни във вселената, това присъствие на материя и енергия деформира тъканта на пространството-времето. Тази напълно нова картина на гравитацията донесе със себе си цял куп неочаквани последици, включително гравитационно лещиране, разширяваща се вселена, гравитационно разширяване на времето и - както вече знаем със сигурност - съществуването на нов тип радиация: гравитационни вълни. Когато маси се движат или ускоряват относително една към друга чрез пространството, реакцията на самото пространство създава вълнички. Тази пулсация се движи в пространството със скоростта на светлината и в резултат на това попада в нашите детектори,ни информира за далечни събития чрез гравитационни вълни.
Най-лесно е да откриете обекти, които излъчват силни сигнали, а именно:
- големи маси, - разположени на малко разстояние помежду си, - бързо въртящ се, Промоционално видео:
- със значително променящи се орбити.
Най-добрите кандидати очевидно се сблъскват, срутвайки обекти като черни дупки и неутронни звезди. Също така трябва да имаме предвид честотата, с която можем да открием тези обекти, която ще бъде приблизително равна на дължината на пътя на детектора (дължина на ръката, умножена на броя на отраженията), разделена на скоростта на светлината.
LIGO, с 4-километровите си ръце с хиляди светлинни отражения, може да вижда обекти с честоти в милисекундния диапазон. Това включва сливане на черни дупки и неутронни звезди в последния етап на сливане, както и екзотични събития като черни дупки или неутронни звезди, които консумират голям парче материя и бучат, ставайки все по-сферични. Силно асиметрична свръхнова може също да създаде гравитационна вълна; сривът на ядрото е малко вероятно да удари гравитационните детектори на вълни, сливането на бели звезди джудже наблизо би могло.
Вече видяхме сливане на черни дупки с черни дупки и тъй като LIGO се подобрява, разумно е да се предполага, че през следващите няколко години ще имаме първо поколение оценки на черни дупки на звездни маси (от няколко до сто слънчеви маси). LIGO трябва също да намери сливания на неутронни звезди с неутронни звезди; когато обсерваториите достигнат планираната си чувствителност, те ще могат да наблюдават три до четири събития месечно, ако нашите оценки за тяхната честота на сливане и чувствителността към LIGO са верни.
Асиметричните свръхнови и бълбукането на екзотични неутронни дупки ще бъдат изключително интересни за откриване (ако е възможно, защото се смята, че са редки събития). Но най-големият пробив трябва да се очаква с повече детектори. Когато детекторът VIRGO в Италия започне да работи, ще стане възможно реалното позициониране чрез триангулация: ще можем точно да определим къде се раждат тези събития в космоса и след това да извършим оптични измервания. VIRGO ще бъде последван от гравитационни вълнови интерферометри в Япония и Индия. След няколко години нашето виждане за небето на гравитационната вълна ще достигне ново ниво.
Но най-големите ни успехи ще започнат, когато внесем в космоса нашите амбиции за гравитационна вълна. В космоса не сте ограничени до сеизмичен шум, катастрофи на камиони или тектоника на плочите; само тихо пространство вакуум на заден план. Не сте ограничени от кривината на Земята, възможната дължина на обсерваториите; възможно е да се изстреля обсерваторията по-далеч от Земята или дори в орбита около Слънцето. Можехме да измерваме обекти не за милисекунди, а за секунди, дни, седмици или повече. Можехме да открием гравитационни вълни от свръхмасивни черни дупки, включително най-големите известни обекти във Вселената.
И накрая, ако изградим космическа обсерватория достатъчно голяма и чувствителна, бихме могли да видим гравитационните вълни, останали от самия Голям взрив. Бихме могли директно да открием гравитационните смущения на космическата инфлация и не само да потвърдим нашия космически произход, но и да докажем, че самата гравитация е квантова сила на природата. В крайна сметка тези инфлационни гравитационни вълни не биха могли да се появят, ако самата гравитация не беше квантово поле.
В момента текат дебати относно това коя мисия на НАСА ще бъде приоритет през 2030-те години. Въпреки че се предлагат много добри мисии, изграждането на космическа гравитационно-вълнова обсерватория в орбита около слънцето си заслужава да се отбележи. Имаме технологията, доказали сме нейната работоспособност, потвърдихме съществуването на вълни. Бъдещето на гравитационната вълнова астрономия е ограничено само от това, което самата Вселена може да ни осигури и колко ще харчим за нея. Разцветът на нова ера вече започна. Остава въпросът колко ярко ще свети това ново поле на астрономията.
ИЛЯ КХЕЛ
