Знову про відкриття ґравітаційних хвиль

У пошуку ґравітаційних хвиль, що триває вже десятиліттями, можливо, завтра буде поставлено крапку. В четвер, 11 лютого, має відбутись прес-конференція, на якій, як сподіваються, оголосять про їх відкриття. А породити їх могло зіткнення двох масивних чорних дір, які зіштовхнулися зі швидкістю, близькою до швидкості світла.

Ґравітаційні хвилі — це коливання часу-простору, що нагадують брижі на воді й розтягують і стискають усе, що в ньому знаходиться. Першим їх передбачав А. Ейнштейн — вони прямо випливають з його теорії відносності та є останнім непідтвердженим її пазлом. Якщо це відкриття підтвердиться, воно без сумніву принесе його авторам Нобелівську премію.

Десятиліттями астрофізики полюють за цими хвилями, але досі усі спроби їх відкрити залишались марними через хибні сиґнали або недостатню чутливість інструментів.

Завтра, можливо, це нарешті зміниться, коли американські фізики оголосять останні дані експерименту LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, Лазерно-інтерфероментрична, ґравітаційно-хвильова обсерваторія). LIGO включає детектори у Вашинґтоні та Луїзіані, які мають вигляд труб завдовжки 4 км і можуть реєструвати крихітні зміни їх довжини під час проходження цих хвиль.

Причиною хвиль, можливо, стало зіткнення двох масивних чорних дір, одна з яких у 29 разів важча за Сонце, а друга — у 36 разів. Вони спершу кружляли одна навколо одної, а згодом злилися в один супермасивний об'єкт, що попри усю свою масу має заледве 200 миль у діаметрі. Залишкова маса, еквівалентна трьом масам Сонця або шести трильйонам трильйонів кілотон, перетворилася в енергію й поширюється Всесвітом як ґравітаційні хвилі, що їх, мабуть, детектував LIGO.

Публікація у 1915 р. загальної теорії відносності А. Ейнштейна назавжди змінила те, як наука бачить світ. Одним з її постулатів є те, що маса викривлює навколо себе часопростір. Цей ефект має безліч наслідків. Один з них — що Сонце своєю масою викривлює світло від далеких зірок — підтвердив астроном Артур Еддінґтон під час затемнення Сонця у 1915 р. Відкриття ґравітаційних хвиль, отже, стане останнім емпіричним підтвердженням теорії відносності й продемонструє, що рівняння А. Ейнштейна діють в найекстремальнішій сфері фізики.

Утім відкриття ґравітаційних хвиль матиме глибші наслідки, аніж просте доведення їх існування. Адже можна буде створити інструменти, які стежитимуть за подіями у Всесвіті за допомогою ґравітаційних хвиль. «Це схоже на телескоп, який замість того, щоб дивитися на об'єкти в електромагнітному спектрі, розглядатиме їх через ґравітаційні хвилі», — каже професор астрофізики з Оксфордського університету Педро Ферейра.

З його слів, «щоразу, коли ми по-новому дивилися на Всесвіт, наприклад в рентґенівському спектрі чи за допомогою радіохвиль, ми відкривали у ньому дивовижні речі. Можливо, ґравітаційні хвилі також стануть новим вікном, що дозволить побачити в ньому щось нове та неймовірне».

Чутки, що команда LIGO відкрила ґравітаційні хвилі, циркулювали в середовищі астрофізиків вже місяцями. Але багато дослідників були налаштовані скептично. Причиною стало розчарування 2014 р., коли співробітники обсерваторії BICEP 2 теж оголосили про відкриття цих хвиль, які, як згодом виявилося, є всього-на-всього розсіянням сиґналу космічним пилом.

Однак більшість все-таки налаштована оптимістично. «Після усіх чуток за останні кілька місяців я сподіваюсь, що вони нарешті оголосять про відкриття», — каже Альберто Сесана, дослідник з Ґравітаційно-хвильової дослідницької групи Бірмінгемського університету. — Нам треба мати на увазі, що LIGO — це єдиний у світі експеримент, здатний ідентифікувати такі джерела енергії. Якщо вони оголосять про відкриття, його поки що буде неможливо перевірити за допомогою інших інструментів. Утім вони підійшли до експерименту неймовірно ретельно і методологічно правильно. Я впевнений, що у них є ясні і сильні докази».