Ученые в третий раз заметили гравитационные волны - сжатие и растяжение самого пространства, которое было впервые предсказано Эйнштейном.
Последние данные, полученные при помощи уникального детектора гравитационных волн LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), помогли ученым сделать предположения о природе черных дыр и, возможно, темной материи.
Слабый шум, захваченный двойными инструментами LIGO 4 января 2017 года, можно проследить до сильного столкновения двух черных дыр, которое произошло более 3 млрд. лет назад. Они имели массу в 19 и 31 раз больше солнечной. В итоге образовалась единая черная дыра с массой почти в 49 раз больше, чем у Солнца, а оставшаяся от слияния энергия до сих пор разливается в виде деформаций. Они распространяются наружу через пространство-время, например, в виде ряби в «космическом пруду».
В сентябре 2015 года ученые LIGO сделали первое историческое наблюдение гравитационных волн, используя две перпендикулярные трубыв длиной 4 км. Одна из них была установлена в Хэнфорде (штат Вашингтон), другая - в Ливингстоне (штат Луизиана). Второе обнаружение произошло через три месяца.
С третьим обнаружением ученые начинают приближаться к своей цели. Они хотят использовать гравитационные волны в качестве способа наблюдения за древними событиями, которые были бы невидимы для оптических или радиотелескопов.
Кристофер Берри из Бирмингемского университета, являющийся исследователем проекта сказал: «Мы не просто обнаруживаем гравитационные волны. Мы действительно заинтересованы в создании нового типа астрономии».
Детекторы достаточно чувствительны, чтобы воспринимать крошечные искажения, например, в одну тысячную диаметра протона, на которую отклонился лазерный луч, передаваемый по трубам LIGO, и даже могут грубо воссоздать динамику столкновений.
Астрономы полагают, что их последняя находка «дает подсказки о направлениях, в которых вращаются черные дыры». Когда пары закрученных внутрь черных дыр направлялись к столкновению, они также вращались на своих собственных осях. Последние наблюдения дают основания предполагать, что их оси вращения были смещены. Это может указывать на то, что пара черных дыр образована не в двоичной звездной системе, а состоит из двух независимых черных дыр, которые случайно собрались вместе в плотном первичном звездном скоплении.
Черные дыры и темная материя
Интересно, что наблюдения согласуются с одним из более экзотических объяснений природы темной материи - то, что скопления темной материи, наблюдаемые вокруг галактик, состоят из небольшого количества мелких черных дыр.
Теория потребовала бы, чтобы эти черные дыры сформировались в ранней Вселенной, от кусочков материи - скорее звезд - обрушившихся внутрь. Последние наблюдения показывают существование черных дыр в «массовом окне», которое согласуется с этой теорией. Однако, по словам Берри, теория по-прежнему рассматривается как «немного экзотическая».
Исследование снова ставит под сомнение теории Альберта Эйнштейна. Исследователи искали эффект, называемый дисперсией, который возникает, когда световые волны в физической среде, такой как стекло, движутся с различной скоростью в зависимости от их длины. По такому принципу свет, проходя сквозь призму, создает радугу.
Общая теория относительности Эйнштейна исключает рассеивание от гравитационных волн при их распространении от источника к Земле. LIGO также не нашел доказательств этого эффекта.
«Похоже, что Эйнштейн был прав даже в отношении этого нового события, которое примерно в два раза дальше, чем то, что мы обнаружили в первый раз. Мы не видим отклонений от предсказаний общей теории относительности, и это большее расстояние помогает нам сделать это заявление с большей уверенностью», - сказала Лаура Кадонати из Georgia Tech, научный сотрудник проекта.
