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

Карстен Данцманн удостаивается премии Кёрбера 2017 г. в области физики за определяющую роль в развитии физики гравитационных волн.

20 июня 2017 г.

Миссия LISA в составе трех спутников для регистрации гравитационных волн в космосе становится третьей флагманской миссией (L3) научной программы изучения космоса ЕКА Cosmic Vision 2015–2025.

30 июня 2017 г.

Окончание миссии LISA Pathfinder.

13 июля 2017 г.

Карстен Данцманн получает премию Отто Гана за 2017 г. за определяющую роль в развитии физики гравитационных волн.

23 июля 2017 г.

Райнер Вайсс, Кип Торн и Бэрри Бэриш удостоены премии Фуданьского университета 2017 г. за роль в разработке и строительстве LIGO.

27 июля 2017 г.

Членам команды LIGO Деннису Койну, Питеру Фритчелу и Дэвиду Шумейкеру присвоена премия Беркли 2018 г. за роль в разработке Advanced LIGO.

1 августа 2017 г.

Advanced Virgo присоединяется ко второму научному запуску (О2) Advanced LIGO, включающему три с половиной недели одновременных наблюдений.

25 августа 2017 г.

Окончание второго научного запуска (О2) LIGO – Virgo.

27 сентября 2017 г.

Коллаборация LIGO – Virgo объявляет о регистрации GW170814 от слияния ЧД в 31 и 25 солнечных масс на расстоянии около 1,8 млрд св. лет – первого события, одновременно наблюдавшегося тремя детекторами.

3 октября 2017 г.

Райнер Вайсс, Бэрри Бэриш и Кип Торн получают Нобелевскую премию 2017 г. по физике за решающий вклад в создание детектора LIGO и наблюдение гравитационной волны.

16 октября 2017 г.

Коллаборация LIGO – Virgo объявляет о регистрации GW170817 от слияния двух нейтронных звезд на расстоянии 130 млн св. лет. При слиянии также произошел короткий гамма-всплеск; возникшая вследствие этого «килонова» наблюдалась десятками наземных и космических телескопов.

Приложение

Астрономы зарегистрировали волны Эйнштейна от столкновения нейтронных звезд.

17 августа 2017 г. усовершенствованная лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория (LIGO) зарегистрировала слабые колебания пространственно-временного континуума, вызванные парой стремительно вращающихся по общей орбите нейтронных звезд непосредственно перед их столкновением. Более того, наземные и космические телескопы обнаружили затухающее свечение радиоактивного огненного шара – результата космической катастрофы – во всех диапазонах частот электромагнитного спектра.

Слухи о событии с участием нейтронных звезд ходили с 18 августа, после твита Крэйга Уилера из Техасского университета в Остине: «Новая LIGO. Источник с оптическим послесвечением. Готовьтесь услышать нечто!» 27 сентября коллаборация LIGO – Virgo объявила о регистрации GW170814 – сигнала гравитационной волны вследствие очередного слияния черных дыр, вызвав подозрения, что предшествующие слухи были всего лишь пиаром: поскольку свет при столкновении ЧД не излучается, никакого послесвечения в оптическом диапазоне ожидать не приходится.

Только в понедельник, 16 октября, – через 13 дней после присуждения Нобелевской премии по физике 2017 г. отцам-основателям LIGO Райнеру Вайсу, Бэрри Бэришу и Кипу Торну – астрономы и физики наконец раскрыли тщательно охраняемую тайну на большой пресс-конференции в Национальном пресс-клубе в Вашингтоне.

Итак, в четверг 17 августа в 12:41:04 по всемирному времени LIGO приняла пятый подтвержденный сигнал гравитационной волны, получивший обозначение GW170817. Его длительность, однако, была намного большей, чем у предыдущих четырех: вместо доли секунды, как при более ранних регистрациях, колебания пространственно-временного континуума продолжались ошеломительные 90 секунд, а их частота увеличилась от нескольких десятков герц до примерно килогерца – максимальной для LIGO.

Именно такой гравитационно-волновой сигнал могли испустить вращающиеся по тесной орбите нейтронные звезды массами около 1,2 и 1,6 солнечной. Постепенно они разогнались до заметной доли скорости света, совершая несколько сот оборотов в секунду. Волны Эйнштейна, излучаемые ускоряющимися массами, уносили энергию орбитального движения системы, и вскоре две нейтронные звезды столкнулись. Из данных LIGO следует, что столкновение произошло примерно в 140 млн св. лет от Земли.

Открытие первой двойной системы нейтронных звезд Расселом Халсом и Джо Тейлором в 1974 г. невероятно воодушевило физиков, занимавшихся в те годы разработкой первых прототипов лазерных интерферометров по типу LIGO, в частности Вайсса и Торна (см. главу 8). Как мы узнали из главы 6, очень медленное уменьшение орбитального периода двойной звезды идеально соответствует предсказанной Эйнштейном потере энергии вследствие излучения гравитационных волн. Примерно через 300 млн лет две нейтронные звезды бинарной системы Халса – Тейлора столкнутся и сольются.