Гравитационные волны были впервые обнаружены десять лет назад, и совсем недавно ученые зафиксировали самый четкий сигнал гравитационных волн, подтвердив знаменитое предсказание Стивена Хокинга. С помощью модернизированного LIGO и других детекторов исследователи наблюдали столкновение двух черных дыр на расстоянии более миллиарда световых лет. Рябь в пространстве-времени, вызванная этим космическим жестоким событием, была настолько точной, что ученые описывали себя как «слышащие», как черная дыра вибрирует, как космический колокол.
14 сентября 2015 года ученые впервые подтвердили слабый сигнал гравитационной волны от слияния двух черных дыр на расстоянии 130 миллионов световых лет. Сигнал путешествовал по Вселенной 1,3 миллиарда лет, прежде чем достиг Земли. Гравитационные волны были теоретическим предсказанием, выдвинутым Эйнштейном сто лет назад, но только в тот день люди зарегистрировали настоящие гравитационные волны с помощью двойных детекторов LIGO. В 2016 году было объявлено, что он получил Нобелевскую премию по физике 2017 года.
Сегодня обсерватории LIGO в Хэнфорде и Луизиане в США объединяют усилия с итальянским детектором Virgo и японской KAGRA, чтобы сформировать глобальную сеть обнаружения гравитационных волн LVK. На данный момент сеть обнаружила более 300 событий слияния черных дыр и нейтронных звезд, и только за период наблюдений 2025 года имеется целых 230 событий-кандидатов, что является впечатляющим достижением. Все эти достижения связаны с более совершенными квантово-точными инструментами, позволяющими LIGO и Virgo обнаруживать пространственные возмущения, которые в 700 триллионов раз тоньше волоса.
Самый четкий сигнал на этот раз исходит от события слияния черных дыр GW250114, произошедшего 14 января 2025 года. Оно похоже на первое событие GW150914. Обе черные дыры имеют массу в 30–40 раз больше солнечной и находятся на расстоянии около 1,3 миллиарда световых лет от Земли. Однако после десяти лет технологического прогресса сигнал GW250114 проявляется особенно отчетливо после того, как шум прибора значительно снижен.
Этот сигнал представляет собой лучшее на сегодняшний день наблюдательное свидетельство для проверки «теоремы о площади черной дыры», предложенной Хокингом в 1971 году. Эта теорема утверждает, что общая площадь поверхности черной дыры никогда не уменьшается. После слияния двух черных дыр площадь поверхности должна увеличиться, пусть и незначительно, за счет потери энергии в виде гравитационных волн, но общая площадь должна вырасти. Это исследование показало, что первоначальная общая площадь черной дыры составляла около 240 000 квадратных километров, а после слияния она увеличилась примерно до 400 000 квадратных километров, что четко подтверждает теорию Хокинга.
Когда процесс слияния вступает в так называемую фазу «реверберации», новая черная дыра вибрирует, как удар в колокол. Впервые исследователи четко измерили этот этап. Анализируя различные частотные характеристики гравитационных волн, они могут точно рассчитать конечную массу и вращение черной дыры и, таким образом, рассчитать изменение площади. Дальнейший анализ также обеспечил чрезвычайно строгую проверку общей модели относительности.
Сеть LVK также обнаружила многочисленные события космических слияний за последние десять лет, в том числе столкновения нейтронных звезд (такие как знаменитое извержение золота в 2017 году), первое столкновение черной дыры с нейтронной звездой, асимметричные слияния масс и самое массовое столкновение черной дыры, когда-либо обнаруженное, и т. д., постоянно обновляя границы человеческого понимания Вселенной.
В будущем ученые надеются использовать новое поколение европейского «Телескопа Эйнштейна», американского «Космического Исследователя» и других более крупномасштабных детекторов, чтобы продвинуть «отголоски» человечества о слиянии черных дыр в ранней Вселенной и даже о происхождении Вселенной дальше в глубины пространства и времени.
«Сегодня золотой век исследований гравитационных волн, и глобальное сотрудничество позволило нам исследовать тайны темной вселенной». Профессор Массимо Карпинелли, глава Европейской гравитационной обсерватории, сказал: «Новые более крупные детекторы уже находятся в стадии подготовки, и мы уверены, что сможем ответить на вызовы будущего».
Составлено из /ScitechDaily