Российские ученые создают антенну для регистрации гравитационных волн от нейтронных звезд
Группа исследователей из МГУ, Института ядерных исследований (ИЯИ) РАН и Института лазерной физики (ИЛФ) СО РАН работают над созданием оптико-акустической гравитационной антенны "ОРГАН", которая будет регистрировать гравитационные волны от нейтронных звезд. Новая система должна стать альтернативой американским интерферометрам LIGO. "Наша система выступает альтернативой интерферометрам LIGO (американский интерферометр, позволивший впервые зарегистрировать гравитационные волны — прим. ТАСС). Она функционирует в существенно другом диапазоне, и в этом смысле мы расширяем наши возможности видеть и слушать Вселенную", — приводит слова директора ИЛФ СО РАН Алексея Тайченачева официальное издание СО РАН "Наука в Сибири".
Гравитационный сигнал был зарегистрирован LIGO в диапазоне порядка 100 Герц.
Российские детекторы работают в диапазоне три килогерца. Они нацелены на более легкие звезды, такие как нейтронные.
Российский детектор установлен в Баксанской нейтринной обсерватории ИЯИ РАН (Приэльбрусье, Кабардино-Балкария) на глубине около 1 км под землей, что защищает его от космических лучей и понижает сейсмические и прочие возмущения. На проектном уровне система имеет чувствительность к гравитационным волнам, однако ее надо запустить в режиме непрерывной службы, что требует дополнительного финансирования. К тому же необходимо увеличить чувствительность детектора, которая пока умеренная по сравнению с американскими системами.
"Пути увеличения чувствительности, по меньшей мере, на порядок или на полтора у нас есть, они известны, мы в этом направлении работаем, но это требует решения некоторых непростых задач", — приводит издание слова профессора физического факультета МГУ, заведующий отделом гравитационных измерений Государственного астрономического института имени П. К.
Штернберга Валентина Руденко.
Луч между двух зеркал
Важно, что в российской системе помимо детектора акустических волн, есть соединенный с ним оптический резонатор.
Он представляет собой два зеркала, между которыми бегает лучик и создает огромное число отражений. Гравитационная волна взаимодействует также и с этой оптической составляющей, то есть непосредственно с заключенным там светом. Такая антенна позволит получить информацию о том, с какого направления пришла волна.
Сейчас исследователи занимаются настройкой системы на работу при низких температурах, так как оптический резонатор представляет собой зеркала, которые необходимо охладить до азотной температуры. Но в это же время в них должен бить луч в один ватт, который будет нагревать систему.
Гравитационные волны
Гравитационные волны были впервые зарегистрированы в сентябре 2015 года. Физики и астрономы ждали этого события пятьдесят лет. Гравитационный сигнал возник в результате слияния двойной черной дыры и был зарегистрирован интерферометрами LIGO — парой четырехкилометровых установок вблизи Сиэтла и Нового Орлеана (США). Таким образом, ученые получили первое прямое экспериментальное доказательство наличия гравитационного излучения и возможности его регистрации.
Регистрация гравитационных волн дает ученым возможность ответить на ряд ключевых вопросов: является ли общая теория относительности адекватной теорией гравитации, как формируются массивные черные дыры в центрах галактик, что есть темная энергия, каковы начальные физические условия Большого взрыва.