Европейский детектор впервые обнаружил гравитационные волны

Гравитационные волны - практически единственная возможность наблюдать чёрные дыры звёздной массы.

(иллюстрация R. Powell, сайт atlasoftheuniverse.com).

По расчётам авторов, действующие детекторы гравитационных волн могут фиксировать тёмные фотоны без отрыва от основной задачи. На снимке детектор VIRGO.

Фото Virgo collaboration.

Гравитационные волны были впервые обнаружены в 2015 году. За этим прорывом последовало ещё два наблюдения. Все три события были зафиксированы на детекторе LIGO в США.

Эти гравитационные всплески были вызваны слиянием чёрных дыр. Некоторое время назад научный мир наполнили слухи о том, что впервые удалось зарегистрировать волны тяготения и от столкнувшихся нейтронных звёзд, причём впервые в открытии принял участие и европейский детектор VIRGO. На предполагаемое место событий были без лишнего шума нацелены лучшие телескопы. Мы подробно рассказывали об этой детективной истории, как и о том, что вообще такое гравитационные волны.

В тот раз коллаборация LIGO и VIRGO ограничилась заявлением, что нечто, похожее на сигнал, имело место, но данные нужно проверять. И вот 27 сентября было опубликовано официальное сообщение о том, что на детекторе VIRGO впервые обнаружены гравитационные волны. Но не от нейтронных звёзд, а, как и прежде, от слияния чёрных дыр.

Событие было зарегистрировано 14 августа в 13:30 по московскому времени. Всплеск, получивший кодовое название GW170814, был зарегистрирован одним из двух детекторов LIGO, расположенным в штате Луизиана, США. Спустя восемь миллисекунд гравитационное возмущение коснулось и его "напарника" в штате Вашингтон. А ещё через 6 миллисекунд оно докатилось и до VIRGO близ Пизы, Италия.

По расчётам авторов, действующие детекторы гравитационных волн могут фиксировать тёмные фотоны без отрыва от основной задачи. На снимке детектор VIRGO.
По расчётам авторов, действующие детекторы гравитационных волн могут фиксировать тёмные фотоны без отрыва от основной задачи. На снимке детектор VIRGO.
Фото Virgo collaboration.

Наблюдение волны сразу в трёх точках планеты очень важно, потому что позволяет точнее определить направление, с которого пришёл сигнал. Поскольку в этот раз в открытии участвовал VIRGO, площадь "подозрительного" участка неба составила 60 квадратных градусов, что в 300 раз больше полной Луны. Может показаться, что это много, но и такая точность – большое достижение. Это в 10 раз лучше того, на что LIGO способен в одиночку. На эту область было нацелено 25 телескопов, в основном оптических. Ничего интересного, к сожалению, им обнаружить не удалось.

Но многое можно сказать, анализируя сам гравитационный всплеск. Событие произошло на расстоянии 1,8 миллиарда световых лет от Земли и представляло собой столкновение двух чёрных дыр, одна из которых была в 31, а другая в 25 раз массивнее Солнца. Новая чёрная дыра, возникшая из их слияния, превышает наше светило по массе в 53 раза. Это значит, что три солнечных массы превратились в энергию гравитационных волн.

Научная статья о событии принята к публикации в журнале Physical Review Letters.

Изучение гравитационных волн очень важно для мировой науки. Оно дает информацию о свойствах чёрных дыр звёздной массы, которые не наблюдаются практически никакими другими средствами (в отличие от сверхмассивных чёрных дыр, которые проявляют себя, например, в чудовищной мощи квазаров). Кроме того, они позволяют проверять общую теорию относительности Эйнштейна (отметим, что она с блеском выдерживает все испытания). Не исключено, что они помогут устроить экзамен даже теории струн.

История проекта VIRGO началась более двух десятилетий назад. В 2007 году он вступил в строй, а через несколько лет был остановлен для модернизации и увеличения чувствительности. Работы заняли 5 лет и обошлись в 23 миллиона евро. Зато первая регистрация гравитационных волн случилась уже через две недели после начала работы обновлённого детектора.

Инструменты LIGO и VIRGO вскоре будут выключены для новой модернизации. В строй они вернутся осенью 2018 года с улучшенной в два раза чувствительностью. И тогда события, подобные нынешнему, как обещают учёные, будут регистрироваться еженедельно.