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

В 2010 и 2011 гг. была проведена предварительная разработка этого масштабного проекта при финансовой поддержке 7-й рамочной программы Европейской комиссии[139]. ЕТ уже объявлен одним из «великолепной семерки» европейских проектов, рекомендованных сетью ASPERA для будущего развития астрофизики элементарных частиц в Европе. Он может стартовать в начале 2030-х гг., примерно в одно время с выводом в космос LISA.

Не только Европа задумывается об инструменте следующего поколения. В 2013 г. в ходе семинара по усовершенствованным детекторам гравитационных волн на итальянском острове Эльба маленькая группа американских ученых предложила план создания еще более крупного наземного инструмента – Длинной сверхмалошумной гравитационно-волновой обсерватории (Long Ultra-Low-Noise Gravitational-Wave Observatory, LUNGO). По словам Мэтта Эванса из MIT, замысел был выдвинут полушутя во время затянувшегося допоздна общения, участники которого наскоро подготовили презентацию в PowerPoint для заседаний следующего дня[140].

С тех пор предложение получило некоторое развитие. Теперь у него есть название – Cosmic Explorer. Подошло бы и Super-LIGO, поскольку предполагается L-образная схема предшественника, только с длиной плеч 40 км. С учетом глубокого охлаждения зеркал Cosmic Explorer будет еще более чувствительным, чем телескоп Эйнштейна. Благодаря тому что в США очень много свободной земли, незачем забираться под землю. Эванс считает прекрасным местом для будущего интерферометра соляные равнины к востоку от Карсон-Сити в Неваде (знаменитые автомобильными и мотоциклетными гонками), но есть немало других вариантов – в западных штатах много земли в собственности федерального правительства. «Во время другого ночного обсуждения в 2016 г. на семинаре по усовершенствованным детекторам мы даже рассмотрели возможность строительства Cosmic Explorer в море, – рассказывает Эванс. – Может быть, это не полное безумие».

Virgo и LIGO, увеличенные в три или даже в десять раз, – это и соответствующее увеличение стоимости проекта. Ориентировочная оценка совокупных затрат на Телескоп Эйнштейна и Cosmic Explorer составляет около $1 млрд, что сопоставимо с «ценником» других крупных научных инструментов, например действующей Атакамской большой миллиметровой/субмиллиметровой решетки (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, ALMA), строящейся радиообсерватории SKA и будущего Европейского очень большого телескопа (European Extremely Large Telescope, E-ELT). Для достижения таких монументальных целей нужно масштабное международное сотрудничество – в идеале всемирная сеть инструментов третьего поколения, включающая большой детектор треугольной компоновки в Европе, огромный L-образный интерферометр в США и еще один крупный L-образный инструмент в Южном полушарии, например, в Западной Австралии. Австралийский международный центр исследования гравитации в Перте остается очень активным членом научной коллаборации LIGO, несмотря на отказ от создания меньшего австралийского LIGO в начале нынешнего столетия.

Место европейского телескопа Эйнштейна вряд ли будет выбрано в ближайшие два года, но некоторые участники проекта высказывают свои предпочтения. Физик Йо ван ден Бранд из Нидерландского национального института субатомной физики в Амстердаме родился на крайнем юго-востоке страны недалеко от пограничного стыка Нидерландов, Бельгии и Германии. Эту область, прославившуюся угледобычей в XX в., Ван ден Бранд считает идеальной для ЕТ. Сейсмические тесты уже доказали высокую стабильность скального основания, а вышележащий слой лессового грунта, состоящий из выветрелых пылеватых пород, является прекрасным гасителем поверхностных колебаний.

Рассматриваются также участки в Венгрии, Испании и на итальянском острове Сардиния, но Институт Альберта Эйнштейна в Ганновере высказывается за пограничный регион между Голландией и Германией. Мне как голландцу трудно не радоваться возможности, пусть самой отдаленной, размещения телескопа Эйнштейна на моей родине. Скоро мы все узнаем.

_________

Человек вечно стремится понять Вселенную. В этом прелесть науки: каждый ответ ставит новые вопросы, и поиск все более полного и глубокого знания бесконечен. Охота на гравитационные волны – хрестоматийный пример научного исследования, длящегося полных 100 лет – от теоретических предсказаний до первой прямой регистрации. Это тернистый путь, пройденный уверенными в своих силах новаторами и настойчивыми учеными, – путь, где было все: мечты и кошмары, неудачи и достижения, технологические сложности, неукротимая решимость и страсть.

Альберт Эйнштейн сказал: «Загляните глубоко в природу, и вы все будете понимать лучше». Такой же результат дает нам гравитационно-волновая астрономия. Мы оседлали волны пространственно-временного континуума, но путь еще не пройден – все только начинается.

После того как вышла эта книга

31 мая 2017 г.

Коллаборация LIGO – Virgo объявляет о регистрации GW170104 от слияния ЧД в 31 и 19 солнечных масс на расстоянии около 3 млрд св. лет.