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

Мчащаяся сквозь пространство со скоростью 300 000 км/с волна вошла в нашу Галактику около 100 000 лет назад. Она вызывала легчайшую дрожь звезд и планет, двигаясь по Млечному Пути в нашем направлении. В 1915 г., когда Альберт Эйнштейн сформулировал ОТО, ей оставалось преодолеть всего 100 св. лет, чтобы встретиться с маленькой планетой, населенной любознательными существами.

Она приходит с юга. Дата: понедельник, 14 сентября 2015 г. Время: 09:50:45 по Гринвичу. На крохотную часть секунды Земля растягивается и сжимается на 1/10 квинтиллионной доли процента – 1/10²¹. Все на планете расширяется и сокращается вместе с ней, в том числе лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория в Ливингстоне, штат Луизиана, а через 7 мс аналогичный детектор LIGO в Хэнфорде, штат Вашингтон.

Очень скоро все успокаивается. Гравитационная волна продолжает путешествие в дальние пределы глубокого космоса. Через 1,3 с она пересекает орбиту Луны и через несколько часов покидает Солнечную систему, продолжая слегка деформировать все, что оказывается на ее пути.

_________

Понедельник, 14 сентября 2015 г., – самый обычный день. В Лондоне родители певицы и композитора Эми Уайнхаус, наверное, оплакивают свою талантливую дочь, которая сегодня праздновала бы 32-летие, если бы не покончила с собой чуть больше 4 лет назад. Специалисты по космонавтике, любящие историю, поминают советский космический зонд «Луна-1» – первый рукотворный объект на другом небесном теле, – разбившийся о лунную поверхность ровно 56 лет назад. Но для большинства людей это ничем не примечательный день.

В то утро исследователь-постдокторант Марко Драго в одиночестве сидит в своем кабинете в Институте Альберта Эйнштейна в Ганновере. Он изучает физику в итальянской Падуе, родном городе Галилео Галилея, одним из первых изучавшего гравитацию, в свободное время играет на пианино Моцарта и Бетховена и пишет фэнтези – уже опубликовал два романа о драконах и мальчике по имени Марко (drago по-итальянски – «дракон»)[76].

Примерно в 11:54 по местному времени в ящик электронной почты Драго падает письмо. Это автоматическое оповещение линии передачи данных LIGO: множество таинственных цифр и автоматически сгенерированных гиперссылок. Очевидно, программа обнаружила какую-то аномалию около трех минут назад. Интересно.

Драго переходит по одной из гиперссылок. На экране раскрываются графики выходного сигнала детектора. Он знает, как они должны выглядеть: волнистые линии, соответствующие невообразимо слабым движениям зеркал из аморфного кварца, подвешенных в концах плеч интерферометра. Конечно, сейсмический шум. Даже в LIGO невозможно добиться абсолютной неподвижности зеркал с точностью до одной десятитысячной размера атомного ядра.

На сей раз все иначе. Шум присутствует, но на него накладывается гораздо более сильный сигнал: синусоидальная волна, попеременно вздымающаяся и опускающаяся. Она колеблется все более размашисто и часто, быстро слабеет и исчезает, оставив только фоновый шум. Все происходит примерно за десятую долю секунды и наблюдается не только в Ливингстоне. В Хэнфорде то же самое – несколькими миллисекундами позже. Не просто интересно – очень интересно!

Драго идет в кабинет своего коллеги Эндрю Лундгрена – в соседнюю дверь наискосок по коридору. Лундгрен проработал здесь дольше, он более опытен. Вместе они смотрят на графики. Извилистые линии выглядят точно как на симуляциях, прекрасно им известных. Увеличение частоты и амплитуды – характерный чирп сигнала гравитационной волны. Неужели?.. Да ну, не может быть. Сигнал неожиданно силен. Он отчетливо виден; его легко выделить из шума без специального программного обеспечения. Наверное, есть другое объяснение. Это просто невозможно… Или возможно?

«Позвоним на пост управления», – предлагает Лундгрен. Два детектора работают в инженерном режиме. Официальный старт первого научного запуска назначен на пятницу. Еще проводятся всевозможные тесты. Вероятно, это преднамеренное «аппаратное внедрение» для измерения отклика системы. Да, наверняка. Не будем нервничать.

В Хэнфорде 3:30 ночи. На телефонный звонок никто не отвечает. Дежурный оператор Нуцини Кийбунтю только что пришел и пропустил звонок. В Ливингстоне (5:30 утра) оператор Уильям Паркер говорит, что ничего не знает об аппаратных внедрениях. За последние две недели ученые проекта LIGO Анамария Эффлер и Роберт Скофилд провели множество диагностических тестов, но вчера был последний день их работы. Они сильно задержались и ушли не раньше 4:30.

Что дальше?