Возмущение пространства и времени: Факты и вымысел
Всё о гравитационных волнах.
14 сентября 2015 года детекторы-бизнецы, которыми заведовала лазерная интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория LIGO, зафиксировали некое подобие гравитационных волн – возмущений пространства и времени. Считается, что ещё сотню лет назад их существование предсказал великий физик Альберт Эйнштейн. Детекторами обнаружено относительное колебание, имеющее величину 10 в минус девятнадцатой степени метров пар, которые разнесли на километры пробные массы.
Породили эти возмущения пространства две чёрные дыры перед тем, как слиться в нечто очень массивное (больше от солнца в 62 раза), вращающееся и гравитационное. Спустя меньше, чем секунду, солнечная масса превратилась в несколько гравитационных волн, имевших такое мощное излучение, которое превышало всю видимую Вселенную. Собственно, сливались чёрные дыры больше миллиарда лет назад. На Земле это зафиксировали только в 2015 году, в связи с длительным периодом распространения гравитационного возмущения. Занимаясь анализом моментов, когда приходили сигналы, специалисты высказали предположение, что эти самые сигналы предположительно поступают из южного полушария.
Возмущения пространства и времени 2017 года, о которых стало известно 1 июня, также заинтересовали специалистов.
По словам астрофизика Абрахама Леба из Университета Гарварда, несколько зарегистрированных гравитационных волн возникло, когда сливались две чёрные дыры, которые были в гигантской звезде. Объясняется такое мнение тем, что телескоп Fermi зафиксировал мощные гамма-всплески, которые теоретически могли относиться и к зафиксированному ранее LIGO факту гравитационных волн. Как считает учёный, сигнал, который приняла обсерватория, слишком мощный, чтобы просто сливались чёрные дыры. Леб отметил, что наблюдать такие сигналы можно, когда есть именно гигантская звезда с чёрными дырами внутри. Когда гравитационные объекты завершат объединение, материя, что их окружает, тут же активно повлияет на дыры, и выбросит рентгеновское излучение в огромном количестве.
Масса такой звезды огромна, она больше Солнца в более, чем сотню раз. Поскольку данный объект вращается, причём достаточно быстро, то чёрные дыры там именно так появляются. Ядро звезды деформируется, принимая форму гантели, а далее делится на две части, которые, когда будут прекращены термоядерные реакции, эволюционируют в те самые дыры. Пока что это, впрочем, только гипотеза. Между тем, LIGO зафиксировала ещё ряд гравитационных волн, только ещё дальше – теперь за три миллиарда световых лет до Земли.
Впервые наблюдалось вращение чёрной дыры в весьма необычном варианте. Она выравнивает орбиту, когда движется в одном конкретном направлении, одна именно та, что спровоцировала гравитационные волны, делала это иначе. Собственно, данный факт и повлиял на возникновение сигнала, проходящего через выше указанный объект в бинарной форме. Так можно понять, как всё соединяется, до того или после того, как появляются чёрные дыры. Раз таковые не выравниваются, вращаясь иначе, то это свидетельствует о слиянии до перерождения сверхмассивных звёзд в таковые.
В дальнейшем ожидается, что гравитационные волны будут регистрироваться не только от того, что сливаются чёрные дыры, а также и нейтронные звёзды и другие источники, на которые направляются детекторы LIGO. Данная аппаратура охватывает сейчас практически всё, однако иные варианты, кроме дыр, не фиксировала, поскольку они просто меньше. В дальнейшем, как предполагают исследователи, это будет изменено.
Несмотря на все показания, есть скептики, которые утверждают, что гравитационных волн нет и быть не может. Так, некоторые считают, что открытие фактически было предсказано, так как «большим физикам-релятивистам» нужно было рано или поздно сообщить результат того, что потратилось на несколько установок и грантов. В частности, саму обсерваторию LIGO строили восемь лет, потратив на это почти 1 миллиард долларов, причём это без учёта того, что ещё и нужно было платить релятивистам.
Эффект ОТО, имевший место в данном случае, скептиками именуется крайне удобным, поскольку, по сути, крайне ничтожен. Сигнал, который измеряют, существенно отличается от помех в меньшую сторону, и может оказаться практически любой результат. Интерференционные измерения имеют ряд требований к установкам. В частности, если помещать оптический стол на пневматическую подвеску, то только на жёсткий бетонный фундамент. Однако и в этом случае иногда есть вероятность возникновения грунтовых колебаний.
При этом у таких исследований цифры поменьше, чем те, что зафиксировали выше описанные детекторы. Достаточно любого микродвижения – и сигнал полностью перекроют, так что даже если очень далеко разнести детекторы, то толку от этого никакого не будет. Хватит минимума – например, слабого движения проснувшегося в своей подземной норке сурка. Сейсмографы такое не зарегистрируют, однако и это может помешать.
Подвергается сомнению и то время, за которое распространилась гравитация. Эйнштейн постулировал её, как равную С, однако электромагнитная волна проходит медлу пластинами из металла в вакууме быстрее С, это было научно подтверждено ещё в 1937 году. Теоретически, как считают некоторые эксперты, могло бы получиться так, как считают приверженцы гравитационных волн, если бы орбиты представляли собой именно круги, а не эллипсы, как есть на самом деле.