Новое чувство космоса
Недавно человечество открыло совершенно новый способ наблюдать за небом: теперь «зрение» обычных телескопов дополняет «слух», чувствительный к колебаниям пространства-времени. Диапазон доступного для гравитационно-волновой астрономии постепенно расширяется, охватывая самые грандиозные события в истории Вселенной.
Астрономия – наука не экспериментальная. Поставить опыт над звездами или галактиками невозможно. За ними остается лишь наблюдать – зато сколько душе угодно. И с тех пор как Галилей впервые рассмотрел небеса в подзорную трубу, астрономы не сводят с них глаз. Современные инструменты умеют регистрировать электромагнитное излучение во всех диапазонах, и каждый открывает что-нибудь особенное. Рентгеновские (а) и гамма-лучи (б) показывают активные ядра галактик, нейтронные звезды и черные дыры. В ультрафиолете (в) видно межзвездную среду и молодые беспокойные светила. Излучение старых звезд и галактик уходит в длинную инфракрасную часть спектра (г), а уж радиоволны (д) испускают едва ли не любые небесные тела, от Луны и до реликтового фона Вселенной. «Зрение» астрономии отлично развито. Однако оно долго оставалось единственным «чувством», с помощью которого мы познавали космос. Вторым, «слухом», наука обзавелась всего десяток лет назад, когда физики, работающие на детекторах LIGO и Virgo, объявили о регистрации гравитационных волн. Их существование вытекает из общей теории относительности (ОТО) и было предсказано еще Эйнштейном, но попытки поймать волну увенчались успехом лишь в середине 2010-х. С тех пор гравитационно-волновой «слух» астрономии лишь улучшается, и скоро может стать почти столь же острым, как электромагнитное «зрение».
На длинных волнах ОТО рассматривает пространство-время как единый континуум, который деформируется под влиянием энергии и массы. Любая материя, движущаяся с неравномерным ускорением, создает такие деформации в виде волн, распространяющихся в стороны со скоростью света. Правда, чтобы генерировать волны приличной амплитуды, масса и ускорение должны быть очень велики. Речь идет о таких катастрофах, как взрывы сверхновых, слияния двойных систем с черными дырами или нейтронными звездами. Гравитационное эхо от подобных источников как раз и улавливают лазерные интерферометры LIGO и Virgo.