Гравитационные волны — новое окно во Вселенную
Введение в гравитационные волны
Гравитационные волны представляют собой волны в самой ткани пространства-времени, возникающие при ускоренном движении массивных объектов. Их существование было предсказано Альбертом Эйнштейном в его Общей теории относительности еще в 1916 году.
Почему гравитационные волны важны
Обнаружение гравитационных волн открыло совершенно новое окно для исследования Вселенной. В отличие от электромагнитного излучения, они несут уникальную информацию о самых насильственных процессах во Вселенной, таких как слияния нейтронных звезд и черных дыр.
Как обнаруживают гравитационные волны
Для регистрации минускульных искажений пространства-времени, вызванных прохождением гравитационной волны, используются чрезвычайно чувствительные лазерные интерферометры. Первая успешная регистрация гравитационных волн была осуществлена в сентябре 2015 года детектором LIGO.
Источники гравитационных волн
Гравитационные волны могут возникать при различных космических событиях, связанных с ускоренным движением больших масс. Основные предполагаемые источники:
- Слияния нейтронных звезд и черных дыр
- Взрывы сверхновых
- Быстро вращающиеся нейтронные звезды
- Реликтовые гравитационные волны, идущие с самых ранних этапов эволюции Вселенной
Слияния компактных объектов
Наиболее мощными источниками гравитационных волн являются слияния нейтронных звезд и черных дыр. При их сближении возникают колоссальные искажения пространства-времени, распространяющиеся в виде гравитационных волн.
Детектирование гравитационных волн
Для регистрации гравитационных волн используются высокоточные лазерные интерферометры. Наиболее известные проекты:
- LIGO — два детектора в США
- Virgo — детектор в Италии
- KAGRA — подземный детектор в Японии
Эти гигантские установки способны замерить мизерные искажения пространства-времени при прохождении гравитационной волны — порядка 10−18 м, что эквивалентно изменению расстояния от Земли до Солнца всего на диаметр атома водорода!
Принцип работы детекторов
Детектор состоит из двух перпендикулярных плеч длиной в несколько километров. Внутри размещены зеркала и мощный лазер. При прохождении гравитационной волны меняется эффективная длина плеч, что регистрируется по изменению интерференционной картины лазерного луча.