Гравітаційні хвилі

Учені вперше експериментально підтвердили існування гравітаційних хвиль. На це відкриття фізики чекали сто років після їх передбаченя Альбертом Ейнштейном. Від тоді фізики намагалися виявити докази їх існування, однак прямих свідчень знайдено не було.

І ось вчені заявили про вражаюче відкриття, яке дозволить більшою мірою пізнати явище гравітації. Вони зафіксували незначне викривлення простору і часу, викликане зіткненням двох чорних дір на відстані понад мільярд світлових років від Землі. Міжнародна група астрофізиків каже, що цей перший доказ існування гравітаційних хвиль відкриє новий розділ в астрономічній науці. Це відкриття стало кульмінацією десятиліть спостережень і пошуків. Воно дозволить краще зрозуміти процеси у Всесвіті в час Великого вибуху. Група вчених з різних країн, що працюють у складі міжнародного проекту LIGO Scientific Collaboration, заявляють, що за допомогою кількох обсерваторій-детекторів їм вдалося зафіксувати в лабораторних умовах гравітаційні хвилі. Вони займаються аналізом даних, що надходять з двох лазерно-інтерферометричних гравітаційно-хвильових обсерваторій (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory - LIGO), розташованих у США, а також з інших детекторів. Вперше їх вдалося зафіксувати 14 вересня 2015 року. Про відкриття оголосили 11 лютого 2016 року, а в жовтні 2017 року американським дослідникам Кіпу Торну, Райнеру Вайсу і Баррі Беришу присудили Нобелівську премію з фізики за роботу зі створення LIGO.

Результати спостережень опубліковано у виданні  Physical Review Letters. У лабораторіях проекту пускають лазерні промені через довгі тунелі, щоби вловити коливання в просторі-часі.

Сигнали дуже слабкі і коливають дані інтерферометрів усього на долі атома.
Однак злиття двох чорних дір вдалося вловити двома окремими лабораторіями в США, розташованими на великій відстані одна від одної.
"Ми вловили гравітаційні хвилі", - сказав на прес-конференції у Вашингтоні виконавчий директор проекту LIGO Девід Рейце.
Професор Карстен Данцманн з Інституту гравітаційної фізики імені Макса Планка у цій групі представляє європейських астрофізиків. За його словами, виявлення цих хвиль є найважливішим науковим відкриттям з часу виявлення бозону Гіґґса, яке можна ставити на одному рівні з відкриттям структури ДНК. "Поза будь-якими сумнівами, тут гарантовано Нобелівську премію, - сказав він ВВС. - Це вперше вдалося виявити гравітаційні хвилі; це вперше напряму виявлено чорні діри - і це підтверджує загальну теорію відносності, бо властивості цих дір точно узгоджуються з тим, що майже 100 років тому спрогнозував Ейнштейн".
Викривлення в просторі і часі

Гравітаційні хвилі були одним із прогнозів Загальної теорії відносності
Їхнє існування лише припускалося наукою, але тепер їх уперше зафіксували
Вони є викривленнями у часі і просторі, що викликані великими зрушеннями
Прискорена маса викликає хвилі, які поширюються зі швидкістю світла
Джерела, які можна виявити, включають чорні діри, що зливаються, і нейтронні зірки
Ligo посилає промені лазерів у довгі тунелі у формі літери L; гравітаційні хвилі впливають на світло
Виявлення цих хвиль відкриває Всесвіт для зовсім нових досліджень.

Гравітаційне збурення і спотворення простору

Відкриття стало можливим, коли вчені вимірювали "брижі" простору-часу, який народжується в процесі зіткнення двох чорних дір і, схоже, нарешті знайшли, що шукали. Гравітаційне збурення математика описує як невелике викривлення простору.

Що може випускати гравітаційні хвилі?

Джерелом гравітаційних хвиль є будь-яке тіло, що володіє масою, що рухається з прискоренням. В реальності на роль таких тіл претендують пари чорних дірок або нейтронних зірок, що обертаються навколо загального центру мас досить швидко і досить близько одна від одної. Через втрату енергії за рахунок гравітаційного випромінювання ці тіла поступово зближуються, збільшуючи швидкість обертів і, тим самим, частоту гравітаційних хвиль, поки не зіллються в одне тіло.
Основна частина гравітаційного випромінювання припадає на останні частки секунди перед злиттям, коли тіла починають рухатися зі швидкостями, які можна порівняти зі швидкістю світла.

Значення відкриття
Фактично почалася гравітаційна астрономія і вперше хвилі кривизни простору "упіймалися на гачок". Учені запевняють, що відкриття має наблизити людство до розуміння Всесвіту, а також вказати шлях до невичерпного джерела енергії.

Астрономи також вперше зафіксували гравітаційні хвилі від злиття нейтронних зірок. Подія сталася в обсерваторії LIGO 17 серпня 2017, але повідомили про неї тільки 16 жовтня. Мільярд років тому на відстані 1,3 млрд світлових років від нас дві чорні діри масою 36 і 29 мас Сонця кружляючи одна навколо одної, і зближуючись під впливом тяжіння, зіткнулися і злилися. При цьому майже три сонячні маси перетворилися в гравітаційні хвилі