Молния ударила дважды - возможно, три раза - и ученые из лазерной интерферометра, гравитационно-волновой обсерватории или LIGO, надеются, что это только начало новой эры понимания нашей Вселенной. Эта «молния» появилась в виде неуловимых, трудно обнаруживаемых гравитационных волн, создаваемых гигантскими событиями, такими как столкновение пары черных дыр. Энергия, выделяемая таким событием, нарушает саму структуру пространства и времени, подобно ряби в пруду. Сегодняшнее объявление - это второй набор гравитационных волн, обнаруженных LIGO, после исторического первого обнаружения, объявленного в феврале этого года.
«Это столкновение произошло 1,5 миллиарда лет назад, - сказала Габриэла Гонсалес из Университета штата Луизиана на пресс-конференции, чтобы объявить о новом обнаружении, - и с этим мы можем сказать вам, что эра гравитационно-волновой астрономии началась».
Первое обнаружение LIGO гравитационных волн от сливающихся черных дыр произошло 14 сентября 2015 года, и это подтвердило серьезный прогноз общей теории относительности Альберта Эйнштейна 1915 года. Второе обнаружение произошло 25 декабря 2015 г. и было зарегистрировано обоими сдвоенными детекторами LIGO.
В то время как первое обнаружение гравитационных волн, испускаемых слиянием насильственной черной дыры, было лишь небольшим «чириканьем», которое длилось всего одну пятую секунды, это второе обнаружение было скорее «криком», которое было видно в течение целой секунды в данные. Послушайте в этом видео:
«Это то, что мы называем музыкой гравитации», - сказала Гонсалес, когда она играла видео на сегодняшней пресс-конференции.
Хотя гравитационные волны не являются звуковыми волнами, исследователи преобразовали колебание и частоту гравитационной волны в звуковую волну с той же частотой. Почему два события были такими разными?
Исходя из данных, исследователи пришли к выводу, что второй набор гравитационных волн возник в последние моменты слияния двух черных дыр, которые были в 14 и 8 раз больше массы Солнца, и в результате столкновения образовалась одна, более массивная вращающаяся черная дыра. В 21 раз больше массы Солнца. Для сравнения, черные дыры, обнаруженные в сентябре 2015 года, были в 36 и 29 раз больше массы Солнца, сливаясь в черную дыру из 62 масс Солнца.
По словам ученых, высокочастотные гравитационные волны от черных дыр с меньшей массой попадают в «сладкое пятно» чувствительности детекторов LIGO.
«Очень важно, что эти черные дыры были гораздо менее массивными, чем те, которые наблюдались при первом обнаружении», - сказал Гонсалес. «Из-за своей меньшей массы по сравнению с первым обнаружением они провели больше времени - около одной секунды - в чувствительной полосе детекторов. Это многообещающее начало для картирования популяций черных дыр в нашей вселенной ».
ЛИГО позволяет ученым изучать Вселенную по-новому, используя гравитацию вместо света. LIGO использует лазеры для точного измерения положения зеркал, отстоящих друг от друга на 4 километра, примерно на 2,5 мили, в двух местах, расположенных на расстоянии более 3000 километров друг от друга, в Ливингстоне, Луизиана, и Хэнфорде, штат Вашингтон. Таким образом, LIGO не обнаруживает событие столкновения с черной дырой напрямую, он обнаруживает растяжение и сжатие самого пространства. Обнаружения до сих пор являются результатом способности LIGO измерять возмущение пространства с точностью до 1 части на тысячу миллиардов миллиардов. Сигнал от последнего события, названного GW151226, был получен преобразованием материи в энергию, которая буквально сотрясла пространство-время, как Джелло.
Член команды LIGO Фульвио Риччи, физик из Университета Рима La Sapienzaa, сказал, что в октябре было третье обнаружение «кандидата» события, которое Риччи сказал, что он предпочитает называть «триггером», но это было гораздо менее значимо, и сигнал к шуму недостаточно велик, чтобы официально считаться обнаружением.
Но все же, по словам команды, два подтвержденных обнаружения указывают на то, что черные дыры гораздо чаще встречаются во Вселенной, чем считалось ранее, и они часто могут появляться парами.
«Второе открытие« действительно поставило «O» для обсерватории в LIGO », - сказал Альберт Лаззарини, заместитель директора лаборатории LIGO в Caltech. «Обнаружив два сильных события за четыре месяца нашего первого наблюдения, мы можем начать предсказывать, как часто мы будем слышать гравитационные волны в будущем. LIGO дает нам новый способ наблюдать за некоторыми из самых мрачных и энергичных событий в нашей вселенной ».
LIGO сейчас недоступен для улучшений. Его следующий прогон сбора данных начнется этой осенью, и повышение чувствительности детектора может позволить LIGO достичь в 1,5-2 раза больше объема вселенной по сравнению с первым прогоном. Ожидается, что третий участок, детектор Virgo, расположенный недалеко от Пизы, Италия, с конструкцией, аналогичной двойным детекторам LIGO, появится в сети во второй половине предстоящего наблюдения LIGO. Дева улучшит способность физиков определять источник каждого нового события, сравнивая различия в масштабе миллисекунды во времени поступления входящих гравитационных волновых сигналов.
А пока вы можете помочь команде LIGO с научным проектом Gravity Spy через Zooniverse.
Источники для дальнейшего чтения:
Пресс-релизы:
Университет Мэриленда
Северо-западный университет
Университет Западной Вирджинии
Университет штата Пенсильвания
Письма о физическом обзоре: GW151226: Наблюдение гравитационных волн от двойного слияния черной дыры с массой 22 солнечной массы
Страница фактов LIGO, Калтех
Для превосходного обзора гравитационных волн, их источников и их обнаружения, посмотрите замечательную серию статей Маркуса Посселя, которые мы опубликовали на UT в феврале:
