Читаем Вселенная. Емкие ответы на непостижимые вопросы полностью

У нашей вселенной есть искривленная сторона. То есть объекты, полностью или частично состоящие из искривленного пространства-времени. Примерами служат черные дыры, сталкивающиеся черные дыры, сталкивающиеся нейтронные звезды, черная дыра, разрывающая нейтронную звезду, а также (в молодой вселенной) – сеть космических струн и сеть так называемых доменных стен.

Идеальным инструментом для наблюдения искривленной стороны вселенной является тот тип излучения, который сам состоит из искривленного пространства и времени: гравитационные волны; волны, которые растягивают и сжимают пространство и все, что находится в нем. То есть, все на свете.

Итак, 1,3 миллиарда лет назад многоклеточная жизнь на Земле еще только формировалась. Однако в далекой, далекой галактике две черные дыры уже излучали гравитационные волны, вращаясь по спирали друг вокруг друга, а затем столкнулись.

Из галактики, где они появились, волны вышли наружу, в межгалактическое пространство. Они летели миллиарды лет через космос и между галактиками, пока не достигли внешнего края Млечного Пути – 50 000 лет назад, когда наши предки делили Землю с неандертальцами. Затем, 14 сентября 2015 года эти волны достигли Земли. Они вошли в Землю около Антарктического полуострова, прошли наверх сквозь Землю, не потеряв своей силы, и появились на детекторе гравитационных волн LIGO в Ливингстоне, штат Луизиана, а семь миллисекунд спустя – на детекторе LIGO в Ханфорде, штат Вашингтон.

Они растянули и сжали плечи LIGO в повышающемся ритме, который передался лазерным лучам и был записан в компьютер как детальный отпечаток столкновения черных дыр, произошедшего 1,3 миллиарда лет назад. 11 февраля 2016 года, после пяти месяцев изучения и пережевывания данных, наша команда LIGO сообщила миру о первой встрече людей с гравитационной волной.

За следующие несколько лет, по мере роста чувствительности LIGO, мы, скорее всего, увидим сотни столкновений черных дыр, а также гравитационные волны от вращающихся нейтронных звезд, сталкивающихся нейтронных звезд, от черных дыр, разрывающих нейтронные звезды, и, возможно, взрывов сверхновых и космических струн в очень ранней вселенной. Кроме того, возможно, нас ждут очень большие сюрпризы.

И все это – только начало. LIGO регистрирует гравитационные волны, которые колеблются с миллисекундными периодами: волны в миллисекундном «гравитационном окне» вселенной. За следующие 20 лет откроются еще три гравитационных окна. Во-первых, волны с периодами от минут до часов будут наблюдаться расположенным в космосе европейским проектом LISA. Это три космических аппарата, которые следят друг за другом лазерными лучами. Во-вторых, волны с периодами в несколько лет, которые ускоряют или замедляют все часы на Земле, заставляя импульсы от группы радиопульсаров в небе синхронно замедляться и ускоряться. Наконец, первичные волны с периодом в миллиарды лет от Большого взрыва, которые можно косвенно наблюдать по воздействию на поляризацию космических микроволн. Эти четыре новых окна будут аналогичны окнам электромагнитной астрономии, где используется гамма-излучение, рентгеновское излучение, видимый свет и радиоволны, но они будут гравитационными, а не электромагнитными.

В нашем мультимедийном концерте мы показываем будущее астрономии гравитационных волн в музыке и изображениях: LISA будет наблюдать гравитационные волны от маленьких черных дыр на орбите вокруг гигантских черных дыр. Эти орбиты – очень сложные (рис. 1), так как вращение большой черной дыры затягивает пространство в круговое вращение, как воздух в торнадо. В итоге сами волны – тоже сложной формы. Но поразительно – эти сложные волны несут в себе информацию о полной карте искривленного пространства-времени большой дыры, и малая черная дыра получает всю эту информацию по мере обращения вокруг большой дыры.


Рис. 1. Орбита маленькой черной дыры вокруг черной дыры куда большего размера, быстро вращающейся. Модель Стива Драско.


Если смотреть из более высокого измерения (пятое измерение в «Интерстеллар»), пространство вокруг черной дыры должно иметь такую форму. Оно похоже на воронку или рупор (см. рис. 3 в предыдущей лекции). Черное кольцо внизу – это горизонт событий дыры. На самом деле это расплющенная сфера, которая выглядит как круг, потому что я убрал из этой картины одно пространственное измерение. Цвета показывают замедление времени возле горизонта, а белые стрелки показывают, как дыра затягивает пространство в спиральное движение, как воздух в торнадо.

Теперь представьте, что объект, вокруг которого движется маленькая черная дыра, может быть голой сингулярностью, объектом, сделанным из бесконечно искривленного пространства-времени. Такого может и не существовать, но если LISA обнаружит его, это будет потрясающе!

Перейти на страницу:

Все книги серии Антология научно-популярной литературы

Одиноки ли мы во Вселенной? Ведущие учёные мира о поисках инопланетной жизни
Одиноки ли мы во Вселенной? Ведущие учёные мира о поисках инопланетной жизни

Если наша планета не уникальна, то вероятность повсеместного существования разумной жизни огромна. Более того, за всю историю человечества у инопланетян было достаточно времени, чтобы дать о себе знать. Так где же они? Какие они? И если мы найдем их, то чем это обернется? Ответы на эти вопросы ищут ученые самых разных профессий – астрономы, физики, космологи, биологи, антропологи, исследуя все аспекты проблемы. Это и поиск планет и спутников, на которых вероятна жизнь, и возможное устройство чужого сознания, и истории с похищениями инопланетянами, и изображение «чужих» в научной фантастике и кино. Для написания книги профессор Джим Аль-Халили собрал команду ученых и мыслителей, мировых лидеров в своих областях, в числе которых такие звезды, как Мартин Рис, Иэн Стюарт, Сэт Шостак, Ник Лейн и Адам Резерфорд. Вместе они представляют весь комплекс вопросов и достижений современной науки в этом поиске, и каждый из них вносит свой уникальный вклад.

Джованна Тинетти , Йэн Стюарт , Моника Грейди , Ник Лэйн , Сара Сигер

Зарубежная образовательная литература, зарубежная прикладная, научно-популярная литература

Похожие книги

Метафизика
Метафизика

Аристотель (384–322 до н. э.) – один из величайших мыслителей Античности, ученик Платона и воспитатель Александра Македонского, основатель школы перипатетиков, основоположник формальной логики, ученый-естествоиспытатель, оказавший значительное влияние на развитие западноевропейской философии и науки.Представленная в этой книге «Метафизика» – одно из главных произведений Аристотеля. В нем великий философ впервые ввел термин «теология» – «первая философия», которая изучает «начала и причины всего сущего», подверг критике учение Платона об идеях и создал теорию общих понятий. «Метафизика» Аристотеля входит в золотой фонд мировой философской мысли, и по ней в течение многих веков учились мудрости целые поколения европейцев.

Аристотель , Аристотель , Вильгельм Вундт , Лалла Жемчужная

Зарубежная образовательная литература, зарубежная прикладная, научно-популярная литература / Современная русская и зарубежная проза / Прочее / Античная литература / Современная проза
Нейрогастрономия. Почему мозг создает вкус еды и как этим управлять
Нейрогастрономия. Почему мозг создает вкус еды и как этим управлять

Про еду нам важно знать все: какого она цвета, какова она на запах и вкус, приятны ли ее текстура и температура. Ведь на основе этих знаний мы принимаем решение о том, стоит или не стоит это есть, удовлетворит ли данное блюдо наши физиологические потребности. На восприятие вкуса влияют практически все ощущения, которые мы испытываем, прошлый опыт и с кем мы ели то или иное блюдо.Нейрогастрономия (наука о вкусовых ощущениях) не пытается «насильно» заменить еду на более полезную, она направлена на то, как человек воспринимает ее вкус. Профессор Гордон Шеперд считает, что мы можем не только привыкнуть к более здоровой пище, но и не ощущать себя при этом так, будто постоянно чем-то жертвуем. Чтобы этого добиться, придется ввести в заблуждение мозг и заставить его думать, например, что вареное вкуснее жареного. А как это сделать – расскажет автор книги.Внимание! Информация, содержащаяся в книге, не может служить заменой консультации врача. Перед совершением любых рекомендуемых действий необходимо проконсультироваться со специалистом.В формате PDF A4 сохранён издательский дизайн.

Гордон Шеперд

Зарубежная образовательная литература, зарубежная прикладная, научно-популярная литература / Медицина и здоровье / Дом и досуг