Учёные, работающие слазерно-интерферометрической гравитационно-волновой обсерваторией LIGO, как ожидается, объявят 11 февраля об обнаружении гравитационных волн – ряби полотна пространства-времени, существование которой было предсказано сто лет назад Альбертом Эйнштейном. Сегодня "Вести.Наука" вспоминают, как проходили поиски этого загадочного физического явления.
В 1916 году Альберт Эйнштейн сформулировал общую теорию относительности, согласно которой гравитация есть искажение в пространстве и времени вокруг массивных объектов. Через год после выхода теории в свет учёный заявил, что пространственно-временные возмущения, происходящие в результате взаимодействия массивных объектов, будут производить гравитационные волны, движущиеся от источника со скоростью света. Эти выводы породили споры среди физиков, да и сам Эйнштейн несколько раз менял свои взгляды на данный вопрос.
Исследователи в настоящее время считают, что гравитационные волны могут быть порождены различными высокоэнергетическими событиями, такими как взрыв сверхновой. После того как массивная звезда израсходует своё водородное топливо, она взрывается под воздействием собственных гравитационных сил. Результирующий взрыв способствует появлению гравитационных волн, которые затем несутся через пространство Вселенной с огромной скоростью.
Первым источником таких волн мог быть и Большой взрыв, произошедший почти 14 миллиардов лет тому назад. Тем не менее эти первичные гравитационные волны вряд ли могут быть обнаружены сегодня напрямую, так как в современной Вселенной они слишком слабы (так же, как рябь на поверхности воды постепенно пропадает, так и гравитационные волны затихают по мере движения по пространству).
В 1969 году физик из Мэрилендского университета Джозеф Вебер (Joseph Weber) утверждал, что гравитационные волны реальны и ему удалось обнаружить их с помощью детектора собственного изобретения. Этот детектор представлял собой алюминиевый цилиндр около двух метров в длину и метр в диаметре и, по задумке учёного, он должен был сигнализировать в случае поражения такой волной. Его результаты не удалось воспроизвести и, в конце концов, физики отвергли его выводы. Тем не менее его работа привлекла внимание к вопросу гравитационных волн, и многие учёные присоединились к поискам.
Затем, в 1974 году, свою лепту в поиски внесли Джозеф Тейлор (Joseph Taylor) и его аспирант Рассел Халс (Russell Hulse) из Массачусетского университета. Они обнаружили первый известный науке двойной пульсар, получивший название PSR B1913+16.
Звёзды этого пульсара вращаются по вытянутым эллиптическим орбитам вокруг общего центра масс, то есть, согласно предсказаниям Эйнштейна, их взаимодействие должно было порождать уносящие энергию гравитационные волны. Открытие пульсаров принесло Тейлору и Халсу в 1993 году Нобелевскую премию по физике "за открытие нового типа пульсаров, давшее новые возможности в изучении гравитации".
В конце 1980-х годов специалисты из Массачусетского технологического института и Калифорнийского технического института представили план создания гигантских детекторов, которые могли бы помочь найти гравитационные волны с помощью техники, известной как лазерная интерферометрия (PDF-документ).
В то время многие скептики высказывались против проекта, так как опасались, что на него будут направлены средства, которые использовались для финансирования различных других исследований, и при этом ничего дельного из такого амбициозного плана не выйдет.
Однако Национальный научный фонд США в 1990 году одобрил строительство обсерватории LIGO, а в 1992 году было дано добро на создание детекторов-близнецов в Ханфорде (штат Вашингтон) и Ливингстоне (штат Луизиана) — разные стороны США.
Строительство было завершено в 1999 году, а работа началась в 2001-м. К 2010 году детекторы не дали результата и были временно закрыты для обновления.
В 2014 году было объявлено о получении доказательств существования гравитационных волн, полученных коллаборацией астрономов, работающих на телескопе BICEP2, расположенном на Южном полюсе.
Учёные рассказали о том, что они обнаружили слабые возмущения микроволнового фона Вселенной, которые, по всей видимости, были порождены первичными гравитационными волнами, сгенерированными Большим взрывом. Однако впоследствии анализ результатов показал их ошибочность: сигнал оказался результатом воздействия межзвёздных пылевых частиц нашей Галактики.
В сентябре 2015 года обновлённая лаборатория LIGO вновь начала свою работу, причём на сей раз она могла искать гравитационные волны в гораздо большем диапазоне пространства, чем раньше.
Первый период работы был завершён в январе 2016 года, и учёные всего мира ожидают, что 11 февраля, наконец, будет объявлено об открытии гравитационных волн. В этот день специалисты из Калифорнийского технологического института и Массачусетского технологического института соберутся на пресс-конференции, на которой будет сообщено о том, к чему привели наблюдения за двумя сталкивающимися чёрными дырами (данное событие также должно было породить гравитационные волны).
Также пресс-конференции пройдут одновременно в Парижском национальном центре научных исследований и в Лондоне. Специальная пресс-конференция пройдет и в Москве.
