Ученые обнаружили гравитационные волны

0
15

11 февраля, группа ученых при помощи Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) объявили об первом прямом наблюдении гравитационных волн, загадочной ряби пространства-времени, существование которой было предсказано 100 лет назад в знаменитой теории относительности Альберта Эйнштейна.

Ученые обнаружили гравитационные волны

Обнаруженные гравитационные волны были образованы в результате слияния двух черных дыр средней массы на расстоянии около 1,3 млрд лет от Земли. Эти волны мчались через пространство со скоростью света и столкнулись с Землей 14 сентября 2015 года, когда и были обнаружены огромным детектором LIGO.

О детекторе.

LIGO расположен в Ливингстоне, штат Луизиана и Ханфорде, штат Вашингтон. Он представляет собой набор из двух одинаковых, супер чувствительных детекторов. Они должны зафиксировать крошечные движения пространства-времени, вызванные гравитационными волнами достигших Земли.

Принцип действия LIGO основан на явлении интерференции. Полупрозрачное диагональное зеркало расщепляет лазерный луч на два: один, например, вдоль ожидаемого пути волны, другой — в перпендикулярном направлении. Эти лучи, сотни раз отражаются от поставленных друг напротив друга зеркал, а затем вновь объединяются с помощью полупрозрачного зеркала. При сложении электромагнитные волны могут усилить, ослабить или даже полностью погасить друг друга в зависимости от разности фаз, а эта разность зависит от длины пути, пройденного каждым лучом.

Под действием гравитационной волны сначала одно плечо нашего прибора станет чуть короче, а другое — длиннее, потом ситуация поменяется на противоположную. Наблюдения за интерференцией лучей позволяют заметить сдвиги зеркал на ничтожные доли длины волны лазерного излучения. Обнаружение этих сдвигов и будет доказательством существования гравитационных волн.

О открытии.

14 сентября 2015 года, характерный сигнал был зафиксирован на обоих детекторах LIGO, с разнице около 7 миллисекунд. Регистрация данного сигнала, дала членам команды исследователей уверенность, что они обнаружили именно гравитационные волны именно астрофизического происхождения, а не какие – либо шумы.

Однако они все равно приложили большие усилия, чтобы исключить альтернативные объяснения. В процессе данной работы были проанализированы данные с различных датчиков и регистраторов измеряющих сейсмическую активность, радиопомехи и другие возможные источники «шума», которые смогли бы сымитировать гравитационные волны.

Дополнительным подтверждением правдивости полученных результатов является тот факт, что обнаруженные волны сходятся по параметрам с результатами компьютерного моделирования процесса слияния черных дыр.

Полученная информация также позволила ученым оценить масы двух слившихся черных дыр – 29 и 36 солнечных масс каждая. Образовавшаяся черная дыра имела массу всего в 62 раза больше массы Солнца.

Кроме этого, анализ сигнала показал что источник гравитационных волн был удален от Земли на расстояние около 1,3 млрд световых лет, в временная задержка между сигналами записанными в Луизиане и Вашингтоне, позволила команде LIGO триангулировать местоположение источника. С большой долей вероятности можно сказать, что источник располагался в южной части неба, предположительное направлении Магелланова Облака.

Результаты исследования команды LIGO будет опубликовано в следующем выпуске научного журнала Physical Review Letters.