ЕЙНШТЕЙН МАВ РАЦІЮ

У четвер, 11 лютого, фізики заявили, що нарешті знайшли гравітаційні хвилі в просторі й часі. Вони виникли через зіткнення двох чорних дір. Існування гравітаційних хвиль підтверджує пророцтво Альберта Ейнштейна, зроблене 100 років тому.

ТСН.ua вирішив розібратися, яке значення це має для людства, як вдалося засікти гравітаційні хвилі, у чому ж все-таки мав рацію Ейнштейн та чого нам очікувати від науки.

Простір та час – ніби тканина, яка простягається крізь Всесвіт. На нього впливають зірки, чорні діри, планети та інші космічні об'єкти. Масивні тіла деформують простір і час навколо себе, що й створює те, що ми відчуваємо, як гравітацію на Землі.

Ученим вдалося виявити гравітаційні хвилі, які виникли внаслідок злиття двох чорних дір 1.3 мільярда років тому. Саме стільки часу знадобилося, аби гравітаційна пульсація дійшла до Землі.

Учені підтвердили, що гравітаційні хвилі створюються через зіткнення масивних тіл у Всесвіті. Тепер, показники гравітаційних хвиль допоможуть у вивченні космосу.

Чорні діри обертаються навколо одна одної. Коли вони зіштовхуються, то утворюють не лише одну масивну чорну діру, а й ще гравітаційні хвилі. Ці хвилі, своєю чергою, руйнують простір і час, завдяки чому науковці змогли їх засікти на своїх пристроях.

Учені шукали будь-які зміни, які показували б пристрої, коли гравітаційна хвиля проходить повз Землю. Гравітаційні хвилі містять інформацію, яку не можна отримати якимось іншим шляхом.

Вони виникають у кількох випадках: через зіткнення двох чорних дір, двох нейтронних зірок або чорної діри та нейтронної зірки.

Фізики вже давно мали непрямі докази існування маленьких хвиль. Але досі не було технологій, які могли б їх виміряти. Гравітаційна хвиля у 10 тисяч разів менша, ніж діаметр протона. Хвилі розтягують та стискають простір зі швидкістю світла і проектують сили масивних об'єктів, таких як чорні діри та нейтронні зірки, на величезні відстані.

Над пошуком гравітаційних хвиль вчені працювали 25 років. Засікти гравітаційні хвилі змогли завдяки лазерному інтерферометру гравітаційно-хвильової обсерваторії (LIGO).

LIGO – це два детектори, один із яких розташований в Луїзіані, а інший – Вашингтоні. Їх створили, аби вони помічали найменші відхилення у просторі й часі.

LIGO виявив хвилі ще 14 вересня 2015 року. Увесь цей час учені аналізували отриману інформацію, перш ніж оприлюднити епохальне відкриття.

Хвилі засікли 14 вересня о 5:51 ночі за Гринвічом. Чорні діри були у 29 і 36 разів більшими за масу Сонця, відповідно. Коли вони об'єдналися, то викинули у простір близько трьох сонячних мас енергії у вигляді гравітаційних хвиль. Злиття дір закінчилося всього за 20 мілісекунд.

Гравітаційні хвилі можуть дозволити фізикам поглибити їхнє розуміння невідомих досі частин природи, таких як простір поблизу чорних дір, де простір і час вельми деформується.

Завдяки двом додатковим детекторам LIGO у 2019 році подібний експеримент планують розпочати в Японії та Італії. Нові об'єкти допоможуть астрофізикам визначити точне місце розташування таких катаклізмів, як злиття чорних дір або джерело розпаду наднової зорі.

Якщо подивитися на LIGO з висоти пташиного польоту, то він схожий на величезну літеру "L". Коли детектори працюють разом, вони помічають найменші зміни в просторі й часі.

Кожне плече "L" 4 кілометри завдовжки. Воно обладнане потужним лазером. Коли лазер проходить до кінця плеча, дзеркало відбиває його назад до вигина детектора. Дві половини лазера мають абсолютно однакову довжину і обидві рухаються зі швидкістю світла, тому вони повинні відбивати лазер одночасно. Однак, якщо повз проходить гравітаційна хвиля, лазер не відіб'ється одночасно.

Учені використовують два детектори, аби переконатися, що відхилення викликане саме гравітаційною хвилею. Якщо обидва детектори спрацюють однаково, з більшою вірогідністю можна буде стверджувати, що причиною стала саме гравітаційна хвиля. Крім того, завдяки двом LIGO науковці можуть дізнатися, де сигнал пройшов першим.

Вивчивши більше про гравітаційні хвилі, можливо, нам вдасться навчитися маніпулювати простором і часом, аби подорожувати в часі.

Однак, співзасновник LIGO Кіп Торн не вважає, що це відкриття дозволить нам наблизитися до цієї мрії. "Я не думаю, що це [виявлення гравітаційних хвиль] наблизить нас до подорожей в часі. Але я про це мрію".

Частиною загальної теорії відносності відомого фізика стала заява, що гравітаційні хвилі мають існувати. Загальна теорія відносності Ейнштейна описує гравітаційну взаємодію тіл, що рухаються зі швидкостями близькими до швидкості світла. Її також можна застосовувати у випадку сильних гравітаційних полів, що якраз і виникають поблизу нейтронних зірок та чорних дір.

Спеціальна теорія відносності Ейнштейна показує, як маса і енергія пов'язані між собою. Водночас закон всесвітнього тяжіння Ньютона пояснює, як об'єкти в космосі притягуються один до одного.

Після того, як Ейнштейн розробив загальну теорію відносності, він стверджував, що гравітаційні хвилі мають виникати, коли два масивні об'єкти стикаються. Отже, завдяки нещодавньому відкриттю теорія фізика підтвердилася.

За 16 хвилин до того, як світові було урочисто оголошено про відкриття гравітаційних хвиль дослідниця Ерін Райан, що працює при Центрі космічних польотів імені Годдарда НАСА, опублікувала на своїй сторінці в Twitter фотографію торта з привітаннями. На ньому було написано: «Вперше зареєстровані гравітаційні хвилі!»

І дослідниця була не єдиною, хто випередив оголошення науковців. Зокрема, фотографію з тортом на кілька хвилин раніше науковців розмістив у себе на сторінці американський астрофізик Марк Кюхнер.