Все, що вам потрібно знати про гравітаційні хвилі

Британське видання The Guardian пояснює, чому виявлення гравітаційних хвиль змінює все.

Що таке гравітаційні хвилі?

Хвилі у просторі-часі, трохи схожі на брижі у ставку. Вони поширюються на швидкості світла через щось дійсно велике у тишу простору. Наприклад, дві чорні діри стикаються або два пульсари зливаються. Гравітаційні хвилі, створені у цьому випадку, повинні поширюватися не тільки по всій галактиці, але в кінцевому рахунку через весь простір-часу.

Чому ми вважаємо, що вони існують і знайдені?

Так, вони існують. На прес-конференції у четвер фізики з обсерваторії, яка використовує лазерний інтерферометра гравітаційних хвиль (LIGO), показали, що вони виявили гравітаційні хвилі.

Це явище було передбачене загальною теорією Альберта Ейнштейна, 100 років тому. Майже все, що передбачала його теорія, було підтверджено шляхом спостережень чи експерименту, за винятком гравітаційних хвиль.

Хіба вони не були вже виявлені?

У 2014 році фізики, що працюють на телескопі BICEP-2 в Антарктиді були впевнені, що бачили знак первинних гравітаційних хвиль, що залишилися від Великого вибуху.

[L]Надія, що це було дійсно відкриття артефакту, створеного у пилу в далекому космосі, згасла, коли їм були озвучені претензії щодо помилкового аналізу.

У 1993 році два фізики отримали Нобелівську премію за вивчення бінарного пульсара. Вони виявили, що він вів себе таким чином: гравітаційні хвилі обтікали орбітальну енергію двох масивних тіл і робили спіраль ближчою. На той момент це найкраще пояснювало передбачення Ейнштейна, але було розцінено як припущення, а не остаточний доказ.

Чому їх шукали так наполегливо?

Вчені були переконані, що вони повинні були бути там. Бо інакше їх версія космофізики не мала б сенсу. Якщо вони існують, тоді дві точно виміряні довжини під правильними кутами на нетривалий час зміняться, коли брижі гравітаційної хвилі минуть. У четвер було показано, що це відбулося.

Фізики США показали, що виявили гравітаційні хвилі

Полювання на гравітаційні хвилі триває вже протягом багатьох десятиліть. П'ятдесят років тому Джозеф Вебер розхитував металеві прути в надії виявлення зрадницького руху, який зможе пояснити передачу викривлень у просторі-часі. У 1972 році НАСА для цього навіть послала на Місяць гравіметра на Аполлоні 17.

У 90-х німецькі та англійські вчені почали роботу по GEO600 у Ганновері в Німеччині; італійці і японці проводили такі експерименти.

Гравітаційне виявлення хвилі на LIGO – який має Г-подібний детектор, що використовує лазер і дзеркала – почалося в 2002 році. Але точність залишалася проблемою: хвиля, що йде мільйон світлових років до Землі, деформує чотирьох кілометровий лазерний промінь на менш ніж одну тисячну діаметра ядра атома. Що важко виявити.

Альберт Ейнштейн. Фото Артур Сасс/Bettmann/CORBIS

Цей експеримент достатньо доказовий?

Щоб довести існування гравітаційних хвиль фізики запропонували LISA, найвіддаленіший лазерний інтерферометр космічної антени: три супутники, які знаходяться на орбіті на величезній відстані один від одного, тримаючи один одного у полі зору своїх "лазерних очей". У 2015 році Європа запустила LISA Pathfinder, щоб побачити чи експеримент взагалі можливий за сучасних технологій.

Навіщо це взагалі?

Гравітаційні хвилі можуть відповісти на запитання щодо моменту створення Землі. Астрономи дивляться назад в часі, а також у просторі. Щоб побачити щось на відстані близько 13 млрд світлових років від Землі, вони ловлять світло, яке почало свою подорож 13 мільярдів років тому.

Чорні діри. Фото Sky News

Але незалежно від того наскільки ідеальним є телескоп, оптичний астроном ніколи не міг заглянути у перші 400 тисяч років Всесвіту, тому що там було настільки щільно і каламутно, що навіть світло не могло вирватися з первісного густого туману. Але гравітаційні хвилі мали бути там від самого початку.

Тепер, коли гравітаційні хвилі знайдені, це що кінець фізики?

Ні. Кількість запитань збільшується. Чому видимий Всесвіт з матерії, а не антиматерії? І чому 96% Всесвіту невидимі та їх не можна виявити, а існують вони при цьому як темна матерія і ще більш загадкова темна енергія? Чому здається що вона стабільна? Це все, що існує, чи ми лише один Всесвіт із нескінченної їх кількості? Чому воно існує взагалі?

Це остаточне підтвердження теорії Ейнштейна закриває низку питань, але відкриває цілий набір нових головоломок.