Складки на ткани пространства-времени. Эйнштейн, гравитационные волны и будущее астрономии

Всего через несколько лет появится пятый интерферометр – в Индии. LIGO India станет аванпостом LIGO в Азии[135]. Главная его задача – бóльшая надежность регистраций благодаря независимому подтверждению и лучшая локализация. Создание всемирной сети детекторов давно является целью Международного комитета по изучению гравитационных волн, организованного в 1997 г. для углубления сотрудничества разных стран в этой области. В начале октября 2016 г. в качестве места для индийского инструмента была выбрана площадка возле города Хинголи, в 500 км к востоку от Мумбаи.

Планы строительства в Индии гравитационно-волнового детектора появились в 2009 г., когда физики организовали консорциум Индийская инициатива по наблюдению гравитационных волн (Indian Initiative in Gravitational-Wave Observations, IndIGO)[136]. С 2011 г. с руководством LIGO обсуждается вопрос переноса американского оборудования в Индию. Вы, наверное, помните, что обсерватория LIGO в Хэнфорде первоначально имела два отдельных интерферометра – с плечами 4 км и 2 км. По той же схеме предполагалось строить Advanced LIGO. Очевидно, лучше разместить второй детектор в другом месте в качестве третьей обсерватории, но это намного дороже. В свою очередь, департаменты атомной энергии и развития науки и технологии Индии – главные источники финансирования задуманного индийского детектора – не потянули бы полномасштабный проект. Почему бы не объединиться с целью создания LIGO-India? Индийское правительство оплатило бы инфраструктуру, а Национальный фонд содействия развитию науки – оборудование.

Предполагалось аналогичное сотрудничество LIGO и группы физиков из разных университетов Австралии. Однако австралийское правительство отдало приоритет проекту международной радиообсерватории SKA (см. главу 13), и планы «LIGO на другом краю света» так и не осуществились. Летом 2012 г. Национальный совет по делам науки одобрил совместную деятельность с Индией. В январе 2015 г., когда я был в Хэнфорде, в зоне размещения лазерного и вакуумного оборудования находилось, помимо только что смонтированной аппаратуры Advanced LIGO, множество больших упаковочных ящиков, готовых отправиться в Индию, как только NSF даст зеленый свет.

О принципиальном одобрении индийский премьер-министр Нарендра Моди объявил 17 февраля 2016 г., всего через шесть дней после пресс-конференции, посвященной GW150914. Спустя шесть недель, 31 марта, директор NSF Франс Кордова подписала протокол о намерениях с индийскими коллегами, и работы по LIGO-India могли стартовать. Со временем эта обсерватория станет почти точной копией сегодняшних детекторов Advanced LIGO с длиной плеч 4 км. Ученые надеются, что LIGO-India будет введена в эксплуатацию в 2024 г.

_________

Очень сложно давать прогнозы, особенно на будущее, сказал голландский ученый Нильс Бор, современник Альберта Эйнштейна. В 1920-х гг. два великих физика спорили о природе реальности при личных встречах и в продолжительной переписке. Бор был пионером квантовой физики, а Эйнштейн серьезно сомневался в выводах из этой теории. Оба не могли предвидеть, что всего через 100 лет астрономы с помощью всемирной сети детекторов гравитационных волн будут изучать катастрофические события во Вселенной, а исследование волн Эйнштейна, порожденных столкновениями ЧД, станет шансом объяснить наконец фундаментальную несовместимость ОТО с квантовой теорией поля.

Даже сейчас сложно спрогнозировать состояние гравитационно-волновой астрономии в середине 2020-х гг. К тому времени пять гигантских детекторов будут караулить ничтожные возмущения пространственно-временного континуума, возможно составляющие лишь одну секстиллионную процента (1/10²³) и длящиеся от доли секунды до минуты. Столкновения и слияния нейтронных звезд и ЧД на расстояниях в несколько миллиардов световых лет, как ожидается, будут регистрироваться в среднем раз в неделю. Малые различия времени прибытия сигнала к пяти самостоятельным детекторам позволят точно вычислить направление на источник. Экстренные дополняющие наблюдения в рамках программ поиска электромагнитных проявлений дадут дополнительную информацию о столкновении и галактике, в которой оно произошло. Параллельное изучение временной динамики пульсаров силами SKA и других радиообсерваторий обнаружит фоновые волны Эйнштейна очень низкой частоты, излучаемые орбитальными движениями сверхмассивных ЧД повсюду во Вселенной. Отследив многие из этих наногерцовых волн, мы найдем гигантские двойные системы в относительно близких галактиках. Измерения поляризации реликтового излучения откроют для нас «отпечатки» первичных гравитационных волн, излученных в самую первую долю секунды после Большого взрыва.