Блюз черных дыр и другие мелодии космоса

В середине декабря 2015 года я получила письмо от Дэвида Рейце, директора LIGO. В теме значилось: “КОНФИДЕНЦИАЛЬНОЕ сообщение о LIGO”. Я узнала, что “14-го сентября оба интерферометра LIGO зарегистрировали сигнал, соответствующий слиянию двух черных дыр с массой около тридцати масс Солнца”. Далее там было написано вот что: “В течение последних трех месяцев LSC и Virgo тщательно проверили этот сигнал и пришли к окончательному выводу, что нами сделаны первые прямые измерения гравитационной волны и что мы впервые наблюдали слияние двух черных дыр”. Письмо подписали Дэйв, Рай и Кип. “Подчеркиваем, что никакая информация об этом обнаружении не должна стать достоянием общественности до публикации научной статьи, которая, как мы надеемся, появится в феврале”. Я и не собиралась никому говорить об этом. Но письмо меня поразило. Несколько следующих часов я провела, пытаясь вообразить себе столкновение двух черных дыр, сотрясающее пространство-время и посылающее в нашу сторону звуковой сигнал; я пыталась осознать и поверить.

Это столкновение представляет собой самое мощное событие из когда-либо зарегистрированных человеком, начиная с Большого взрыва. Мощность гравитационной волны в сто миллиардов триллионов раз превосходит светимость Солнца. Детекторы зарегистрировали четыре последних витка черной дыры с массой, в 29 раз превосходящей массу Солнца, в паре с другой черной дырой – с массой, в 36 раз превосходящей массу Солнца. Две черных дыры, находящиеся на расстоянии друг от друга всего в несколько сотен километров, вращались вокруг общего центра тяжести почти со скоростью света. Как только они соприкоснулись, их горизонты событий, искаженные в результате их сближения, слились, образовав новую черную дыру с массой, более чем в 6о раз превышающей массу Солнца. Зарегистрированный сигнал от этих последних нескольких витков и самого столкновения длился 200 миллисекунд. Четырехкилометровые интерферометры зарегистрировали изменение длины на десятитысячную долю размера протона, что в точности совпало с теоретическими предсказаниями, сделанными Кипом и его коллегами десятилетия тому назад. Это событие из разряда относительно громких, сигнал от которого возвышается над уровнем фона. Такой сигнал можно преобразовать в звук, но для этого его необходимо замедлить, чтобы человеческое ухо смогло уловить возрастающую частоту звука по мере того, как черные дыры сближаются друг с другом. В данных присутствуют и другие всплески, но ни один из них не является настолько ярким и четким. Как часто происходят подобные события, определить трудно.

Зарегистрировав это событие, LIGO отметила столетний юбилей создания общей теории относительности. Эйнштейн впервые представил геометрическое описание гравитации 25 ноября 1915 года. Иначе говоря, мечта Рая сбылась.

Рай говорит: “Это как избавиться от обезьяны, которая вскочила тебе на спину”.

И шутит: “Моя жена вдруг очень заинтересовалась физикой”. По стечению обстоятельств, давний знакомый Рая из Национального научного фонда, Рич Айзексон, навестил его в штате Мэн в ту самую неделю в середине сентября. Первая реакция Рича на новость была скептической. “Ты сам-то в это веришь?” – спросил он. Рай даже высказывал опасения, что сигнал мог быть добавлен в данные эксперимента хакерами, но уровень знаний, который для этого требуется, скорее всего, превышает уровень знаний любого человека – за исключением самых способных ученых, нескольких членов научного сообщества (которых на всякий случай даже опросили). И недоверие вынужденно отступило перед всеобщим робким восторгом.

Когда я встретила Кипа, он сказал: “Я чувствую глубокое удовлетворение”. Кип всегда полагал, что первым зарегистрированным событием окажется слияние черных дыр, и эту его уверенность не могли поколебать изменчивые настроения научного сообщества. Чем более массивными будут черные дыры, тем громче зазвучит сигнал от их слияния. Такой сигнал может быть зарегистрирован на очень большом расстоянии; в область чувствительности детекторов попадет значительное количество черных дыр, хотя двойные системы, состоящие из черных дыр, относительно редки. Так что у Кипа был наготове всего один вопрос: “Когда?”

Я рассказала Кипу, что экспериментаторы склонялись к мысли, будто обнаружения придется ждать несколько лет.

“Да, но только не Рана, – поправляет он. – Рана всегда говорил мне, что обнаружение случится вот-вот”.

Я расспрашиваю Рану о его предвидении. Он отвечает: “Я всегда это говорил”.