Гравитационные волны предсказаны общей теорией относительности Эйнштейна 1916 года, но их, как известно, трудно обнаружить, и потребовалось много десятилетий, чтобы приблизиться к их наблюдению. Теперь с помощью суперкомпьютера SUGAR (Гравитационно-относительный кластер Сиракузского университета) будут проанализированы данные, собранные лазерной интерферометрической гравитационно-волновой обсерваторией (LIGO) за два года для поиска гравитационных волн. Будучи обнаруженным, мы надеемся, что будет найдено местоположение некоторых из самых мощных столкновений и взрывов во Вселенных, возможно, даже услышав отдаленный звон небесных черных дыр ...
Гравитационные волны распространяются со скоростью света и распространяются по всему космосу. Подобно ряби на поверхности пруда размером с вселенную, они путешествуют вдали от своей исходной точки и должны обнаруживаться при прохождении сквозь ткань пространства-времени, проходя через наше космическое соседство. Гравитационные волны генерируются массивными звездными событиями, такими как сверхновые (когда у гигантских звезд заканчивается топливо и они взрываются) или столкновения между массивными астрофизическими объектами компактного гало (MACHO), такими как черные дыры или нейтронные звезды. Теоретически они должны генерироваться любым достаточно массивным телом во Вселенной, колеблющимся, распространяющимся или сталкивающимся.
LIGO, очень амбициозный совместный проект стоимостью 365 миллионов долларов США (финансируемый Национальным научным фондом) между MIT и Caltech, основанный Кипом Торном, Рональдом Древером и Райнером Вайссом, начал собирать данные в 2005 году. LIGO использует лазерный интерферометр для обнаружения прохождения гравитационных волн. Когда волна проходит через локальное пространство-время, лазер должен слегка искажаться, что позволяет интерферометру обнаруживать флуктуацию пространства-времени. После двух лет получения данных от LIGO можно начать поиск сигнатур гравитационных волн. Но как LIGO может обнаружить волны, генерируемые черными дырами? Это где САХАР входит.
Доцент Сиракузского университета Дункан Браун с коллегами по проекту Simulation eXtreme Spacetimes (SXS) (в сотрудничестве с Caltech и Cornell University) собирает SUGAR с целью симуляции столкновения двух черных дыр. Это настолько сложная ситуация, что для вычисления столкновения и создания гравитационных волн требуется сеть из 80 компьютеров, содержащая 320 процессоров с 640 гигабайтами оперативной памяти (для сравнения, у ноутбука, на котором я набираю текст, один процессор с двумя Гигабайты оперативной памяти…). Браун также имеет 96 терабайт места на жестком диске для хранения данных LIGO, которые будет анализировать SUGAR. Это будет огромный ресурс для команды SXS, но он будет необходим для расчета уравнений относительности Эйнштейна.
“Искать гравитационные волны - все равно что слушать вселенную. Разные виды событий порождают разные волновые паттерны. Мы хотим попытаться извлечь волновую картину - специальный звук - который соответствует нашей модели из всех шумов в данных LIGO«. - Дункан Браун
Комбинируя наблюдательные возможности LIGO и вычислительную мощность SUGAR (характеризующую сигнатуру гравитационных волн черной дыры), возможно, можно найти прямые доказательства гравитационных волн; делая первый непосредственный Наблюдение за черными дырами возможно при «прослушивании» гравитационных волн, которые они производят.
Источник: Science Daily
