Космос для не космонавтов

Неразрушающий контроль сейчас является основным направлением в исследовании свойств материалов. Дистанционный контроль усталости металлов и композитов в критических режимах перед разрушением; управление и контроль за процессами синтеза материалов при помощи новейших технологий.

Медицина и биология

На основе гравитационных волн могут быть созданы принципиально новые и абсолютно безопасные медицинские приборы, а также оборудование для диагностики состояния биологических систем и в лечебных целях. Безопасные, потому что гравитационные волны непрерывно проходят сквозь нас, никак не влияя на наше самочувствие.

Астрофизика

Уже сейчас можно смело говорить о том, что речь может идти о новом этапе в изучении и освоении космоса. Гравитационные волны теоретически дают нам возможность, например, «увидеть, услышав» первые моменты существования Вселенной после Большого взрыва.

Изучение гравитационных волн от взаимодействия нейтронных звёзд – ещё один шаг на пути к пониманию величайшей загадки.

Сможет ли LIGO обнаружить кротовые норы?

Этот вопрос следует вынести отдельно. Мы фактически прикованы к своей планете и с огромным трудом делаем первые шаги в освоении Солнечной системы. Но что дальше?

Когда шумиха после обнаружения гравитационных волн от слияния чёрных дыр, а затем и от нейтронных звёзд слегка поутихла, LIGO перешла к очередному обновлению детекторов, а физики свою работу продолжили. Тем более что данных им теперь хватит на годы вперёд.

В одной из работ учёные предположили, что гравитационные волны могут возникать в результате «схлопывания» кротовых нор. Они даже смоделировали процесс, показав, каким должен быть сигнал от подобного явления (Pablo Bueno, 2018).

Кротовые норы, как объясняют в своей работе Пабло Буэно с коллегами, по сравнению с чёрными дырами будут обладать характерной отличительной особенностью – отсутствием горизонта событий, что поменяет поведение порождённых кротовыми норами гравитационных волн.

«Особое “дрожание”, которое возникает на последних стадиях слияния чёрных дыр, постепенно исчезает, если у порождённого ими объекта есть горизонт событий. В том случае если его не существует, как у кротовых нор, то эти колебания не исчезают полностью. Они вызывают своеобразное эхо, серию всплесков, похожих на то, как если бы мы крикнули в колодец», – рассказал ведущий автор работы Пабло Буэно.

Согласно созданной модели, первичный всплеск гравитационных волн, порождённых слиянием чёрных дыр и кротовых нор, будет практически полностью совпадать. Различия же проявятся только на финальной стадии явления. Специалисты называют это явление «дрожанием» («ringdown»).

Дело в том, что при слиянии чёрных дыр это гравитационное «эхо» достаточно быстро исчезает из-за наличия горизонта событий. Между тем в кротовых норах «эхо» должно продолжать периодически испускать всплески гравитационных волн со строго определенным спектром и силой. Из-за этого оно будет существовать в десятки раз дольше, чем первичная вспышка колебаний пространства-времени. Правда, будет заметно слабее по силе.

Авторы исследования попытались найти подобное «эхо» в данных, собранных LIGO. Они создали компьютерную модель похожего слияния, но никаких следов пока не обнаружили. Вероятнее всего, просто не хватает чувствительности, которая может быть достигнута после одного из обновлений. Так или иначе, в этой области нас ждёт очень много совершенно невероятных открытий.

Раздел 4 Чёрные дыры

Что такое чёрная дыра?

Сама концепция существования ЧД появилась достаточно давно. Она была реальна ещё в рамках ньютоновской теории тяготения, когда достаточно представить себе объект настолько массивный, что вторая космическая скорость будет для него равна скорости света.

Расцвела эта гипотеза тогда, когда потребовалось объяснение невероятной светимости квазаров. Тут-то и появилась теория дисковой аккреции Шакуры – Сюняева. В рамках этой теории данное излучение исходило из очень быстро вращающихся аккреционных дисков, образующихся вокруг огромных масс.

Таким образом, чтобы объяснить энергию, испускаемую квазарами, надо было предположить, что их массы настолько велики, что они могут быть только чёрными дырами (ЧД). Сразу после этого предположения оказалось, что с помощью ЧД удобно описывать и тесные двойные системы, и активные галактические ядра, и много чего ещё.

Тем не менее мы говорим о чисто теоретической идее, пусть и отлично укладывавшейся в наблюдения.

Как увидеть чёрную дыру?

На данный момент таких технологий у нас нет. Но мы можем постараться увидеть тень ЧД, основная проблема в наблюдении которой – её крайне малый угловой размер. В связи с этим исследователям нужно было достичь очень высокого углового разрешения.