Обсерватория LIGO, штаты Луизиана и Вашингтон. Научная сенсация 2016 года.

Пространство!? Что это такое!? Человек с древних времен смотрел на звездное небо и создавал свое представление о Вселенной.

Вопрос происхождения жизни - один из наиболее сложных, но и самых интересных в познании феномена Вселенной. Если история развития жизни на Земле за последние 4 млрд.лет не вызывает принципиальных разногласий среди ученых и философов, то вопросы происхождения и эволюции жизни вызывают непрекращающиеся споры.

Наша Вселенная НЕОДНОРОДНА! Очень много лет наука базировалась на пастулате ОДНОРОДНОСТИ Вселенной. Это означает, что вся Вселенная однородна по своим свойствам и характеристикам. На самом деле, та самая тёмная материя, которая еще не изучена учеными, и из которой состоит все пространство, обладает разными свойствами и характеристиками, в том числе обладает способностью искривляться. Т.е. пространство искривляется в результате воздествия на него небесных тел.

Открытие этого свойства стало настоящей сенсацией и прорывом в науке. Гравитационные волны, исходящие от движения небесных тел, были зарегистрированы 14 сентября 2015 года в 13.51 по московскому времени одновременно двумя профильными обсерваториями LIGO - в штатах Луизиана и Вашингтон, а официально участники проекта LIGO объявили об открытии гравитационных волн 11 февраля 2016 года на пресс-конференциях, одновременно прошедших в Вашингтоне, Москве и других городах.

Давайте определимся, что такое гравитационные волны. Гравитационные волны - это колебания ткани пространства-времени, которые разбегаются от массивных объектов и распространяются подобно волнам (так называемая "рябь пространства-времени"). Грубо говоря, это - волны, деформирующие пространство.

Сто лет назад, в 1916 году, Альберт Эйнштейн опубликовал первые статьи, посвящённые Общей теории относительности (ОТО). В них было показано, что гравитация вызвана деформацией самого пространства-времени под влиянием массы. Попробуем описать это наглядно. Если металлический шарик лежит на мягкой поверхности, то под ним образуется вмятина. И чем тяжелее шарик, тем вмятина глубже и обширнее. Так и космическое пространство, да и время заодно, «проминается» под массой планет, звёзд и галактик.

Хотя некоторые учёные приняли теорию Эйнштейна в штыки, она обладала важным качеством: могла предсказывать реальные наблюдаемые эффекты, а именно — деформацию пространства-времени рядом с массивными небесными телами.

В течение ХХ века было проведено много других экспериментов, которые прямо или косвенно подтверждали теорию. Удалось подтвердить ещё два эффекта, предсказанные ОТО: замедление времени в гравитационном поле и слабое искривление пространства-времени, создаваемое Землёй. Прямые доказательства их существования получили с помощью космических аппаратов Gravity Probe, запущенных в 1976 и 2004 году.

После всего этого уже можно было уверенно заявить, что теория Эйнштейна работает и имеет практическое применение. Оставалась самая малость — зафиксировать предсказанные ею гравитационные волны, которые возникают в пространстве-времени при движении массивного тела, словно рябь на воде. Хотя они очень слабы, их можно зарегистрировать при наблюдении за объектами с огромной массой: квазарами, галактиками, чёрными дырами. Косвенные подтверждения их существования появлялись с начала 1990-х. И вот долгожданное открытие состоялось.

11 февраля 2016 года, ученые из международного проекта LIGO Scientific Collaboration смогли официально объявить, что им удалось зарегистрировать гравитационные волны с помощью двух лазерно-интерферометрических гравитационно-волновых обсерваторий.

Интерферометры собраны по Г-схеме, то есть состоят из двух перпендикулярно расположенных равновеликих плечей. Их длина составляет четыре километра. Прохождение гравитационной волны через интерферометр способно менять длину одного плеча относительно другого, что должно сдвигать фазу излучения в этом плече и влиять на картину интерференции. Полученный сигнал затем проходит очистку от шумов, преимущественно возникающего из-за механических (в том числе сейсмических) колебаний и квантового шума фотодетекторов.

Зафиксированные в обсерваториях LIGO волны образовались в результате столкновения двух черных дыр, которое произошло 1,3 млрд лет назад (столько времени гравитационное возмущение распространялось до Земли).

Возмущения порождены парой черных дыр (в 29 и 36 раз тяжелее Солнца) в последние доли секунды перед их слиянием в более массивный вращающийся гравитационный объект (в 62 раза тяжелее Солнца). За доли секунды примерно три солнечных массы превратились в гравитационные волны, максимальная мощность излучения которых была примерно в 50 раз больше, чем от всей видимой Вселенной.

Обсерватория LIGO финансируется Национальным научным фондом США и построена по предложенной в 1980 году инициативе американских физиков Кипа Торна и Рональда Дривера. Стоимость установки оценивается в 370 миллионов долларов. Исследования в LIGO осуществляются в рамках одноименной коллаборации более чем тысячью ученых из США и 14 других стран, включая Россию, представленную двумя группами из МГУ и Института прикладной физики Российской академии наук (Нижний Новгород).

Почему открытия в области гравитационных волн так важны?

Возможность зарегистрировать реликтовый гравитационный фон и измерить его характеристики, такие как плотность, температура и т.п., позволяет подойти к началу мироздания.

Гравитационные волны неизбежно должны лечь в фундамент современной науки как одна из составляющих нашего знания. Им отводится существенная роль в эволюции Вселенной и с помощью этих волн Вселенную следует изучать. Открытие способствует общему развитию науки и культуры.

Если решиться выйти за рамки сегодняшней науки, то допустимо представить себе линии телекоммуникационной гравитационной связи, реактивные аппараты на гравитационной радиации, гравитационно-волновые приборы интроскопии.