Признаком действительно великой научной теории являются результаты, которые она предсказывает, когда вы проводите эксперименты или проводите наблюдения. И одной из величайших теорий, когда-либо предложенных, была концепция относительности, описанная Альбертом Эйнштейном в начале 20-го века.
В дополнение к тому, чтобы помочь нам понять, что свет - это предел скорости Вселенной, Эйнштейн описал саму гравитацию как искривление пространства-времени.
Он сделал больше, чем просто представил множество новых объяснений для Вселенной, он предложил серию тестов, чтобы выяснить, верны ли его теории.
Например, один тест полностью объяснил, почему орбита Меркурия не соответствовала прогнозам, сделанным Ньютоном. Другие предсказания могут быть проверены с помощью современных научных инструментов, таких как измерение замедления времени с помощью быстро движущихся часов.
Поскольку гравитация на самом деле является искажением пространства-времени, Эйнштейн предсказал, что массивные объекты, движущиеся в пространстве-времени, должны генерировать рябь, подобно волнам, движущимся через океан.
Просто гуляя, вы оставляете след гравитационных волн, которые сжимают и расширяют пространство вокруг вас. Однако эти волны невероятно крошечные. Только самые энергичные события во всей Вселенной могут производить волны, которые мы можем обнаружить.
Потребовалось более 100 лет, чтобы окончательно подтвердить свою правоту - прямое обнаружение гравитационных волн. В феврале 2016 года физики из лазерной интерферометрической обсерватории гравитационных волн или LIGO объявили о столкновении двух массивных черных дыр на расстоянии более миллиарда световых лет.
Любой размер черной дыры может столкнуться. Обычные черные звездные массы или сверхмассивные черные дыры. Тот же процесс, только в совершенно другом масштабе.
Давайте начнем с черной дыры звездной массы. Они, конечно, образуются, когда звезда, многократно превышающая массу нашего Солнца, умирает в сверхновой. Как и обычные звезды, эти массивные звезды могут быть в двойных системах.
Представьте звездную туманность, в которой образуется пара двойных звезд. Но, в отличие от Солнца, каждый из них - это монстры, масса которых во много раз превышает массу Солнца, выделяя в тысячи раз больше энергии. Две звезды будут вращаться вокруг друг друга всего несколько миллионов лет, а затем одна из них взорвется как сверхновая. Теперь у вас будет массивная звезда, вращающаяся вокруг черной дыры. И тогда взорвется вторая звезда, и теперь у вас есть две черные дыры, вращающиеся вокруг друг друга.
Когда черные дыры окружают друг друга, они излучают гравитационные волны, что приводит к затуханию их орбиты. На самом деле это отчасти изнурительно. Черные дыры преобразуют свой импульс в гравитационные волны.
Когда их угловой момент уменьшается, они движутся по спирали внутрь, пока они на самом деле не сталкиваются. То, что должно быть одним из самых энергичных взрывов в известной Вселенной, совершенно темно и тихо, потому что ничто не может избежать черной дыры. Нет излучения, нет света, нет частиц, нет криков, ничего. И если вы соберете две черные дыры вместе, вы получите более массивную черную дыру.
Гравитационные волны выбегают из этого важного столкновения подобно волнам через океан, и их можно обнаружить на протяжении более миллиарда световых лет.
Это именно то, что произошло ранее в этом году с объявлением от LIGO. Этот чувствительный прибор обнаружил гравитационные волны, генерируемые, когда две черные дыры с 30 солнечными массами столкнулись на расстоянии около 1,3 миллиарда световых лет.
Это не было разовым событием, они обнаружили еще одно столкновение с двумя другими черными дырами звездной массы.
Черные дыры с обычной звездной массой - не единственные, которые могут сталкиваться. Сверхмассивные черные дыры тоже могут столкнуться.
Из того, что мы можем сказать, есть сверхмассивная черная дыра в сердце почти каждой галактики во Вселенной. Один в Млечном Пути более чем в 4,1 миллиона раз больше массы Солнца, а тот, что находится в самом сердце Андромеды, в 110-130 миллионов раз больше массы Солнца.
Через несколько миллиардов лет Млечный Путь и Андромеда столкнутся и начнут процесс слияния. Если черная дыра Млечного Пути не будет выброшена в глубокий космос, две черные дыры будут в конечном итоге вращаться вокруг друг друга.
Только с черными дырами звездной массы они собираются излучать момент импульса в форме гравитационных волн и спирально все ближе и ближе друг к другу. В какой-то момент в далеком будущем две черные дыры сольются в еще более сверхмассивную черную дыру.
Млечный Путь и Андромеда сольются в Милкдромеду, и в течение будущих миллиардов лет будут продолжать собирать новые галактики, извлекать их черные дыры и смешивать их в коллектив.
Черные дыры могут абсолютно сталкиваться. Эйнштейн предсказал, что это создаст гравитационные волны, и теперь LIGO наблюдал их впервые. По мере разработки более совершенных инструментов мы должны все больше узнавать об этих экстремальных событиях.
Подкаст (аудио): Скачать (Продолжительность: 6:11 - 2,2 МБ)
Подписаться: Apple Podcasts | Android | RSS
Подкаст (видео): Скачать (Продолжительность: 6:13 - 80,7 МБ)
Подписаться: Apple Podcasts | Android | RSS
