Учени от LIGO откриват гравитационни вълни, доказват Алберт Айнщайн

Днес учените от Лазерната интерферометрова гравитационно-вълнова обсерватория (LIGO) потвърдиха, че най-накрая са открили доказателства за гравитационни вълни и по този начин са решили 100-годишния пъзел, обсебен от Алберт Айнщайн. Това е едно от най-важните открития, правени някога от физиците, и обещава да доведе до каскада от други откровения.

"Ние открихме гравитационни вълни", заяви директорът на LIGO Дейвид Райц по време на обявяването в четвъртък, потвърждавайки, че около научната общност се разпространяват слухове. - Това наистина е научен лунен удар. И ние го направихме - кацнахме на Луната."

През 1916 г. Айнщайн публикува своята теория на относителността. Сред многото начини, по които тя играе ключова роля в основата на съвременната физика, теорията предсказва съществуването на гравитационни вълни: вълни в пространството-време, които се движат навън, причинени от наличието на маса. След като посочи съществуването на тези вълни, Айнщайн умря, преди да ги намери.

Тъй като работата на Айнщайн е семенна, почти всичко, което мислим, че знаем за гравитацията, зависи от наличието на гравитационни вълни. Това означава, че до днес повечето от това, което знаехме за гравитацията, не беше потвърдено. Всичко това се променя.

Защо отне толкова време? Гравитационните вълни са толкова неприлично малки и слаби, че учените са търсили сигнал, който е в мащаб до -23. Винаги е имало изобилие от вторични доказателства, но истинското доказателство е безумно трудно да се намери в този мащаб, поради което LIGO е събрана преди 25 години. Сътрудничество между MIT, Caltech и близо 1000 учени в 16 страни, LIGO изгради нещо, наречено интерферометър: инструмент с дължина 4 километра, който изстрелва лазери напред и назад с огледала за откриване на сигнали, които са с малък 1/1000 диаметър протон.

LIGO построи два от тези ултра-чувствителни инструменти - един в Ханфорд, Вашингтон, и друг в Ливингстън, Луизиана - за да се увери, че всичко, което открие, може да бъде проверено. И двата инструмента станаха онлайн през 2002 г., но за 13 години нямаше нищо друго освен тъмнина.

На 14 септември 2015 г., два дни след въвеждането в експлоатация на модернизирани интерферометри, изследователите на LIGO най-накрая откриха нещо. Както по-късно ще научат, това беше сигнал, създаден от две черни дупки - всеки около 150 километра в диаметър и 30 пъти по-голям от слънцето. Те се въртяха един в друг с около половината от скоростта на светлината. Сблъскаха се и се сляха в една черна дупка.

Общата енергия, изхвърлена от сблъсъка, е над 50 пъти по-мощна от всичките звезди във вселената, събрани заедно.

Според Reitze, записаните сигнали са в съответствие с уравненията, които теорията на Айнщайн би предвидила при тези обстоятелства. Въпреки това той и колегите му намериха данните „учудващи“.

Сигналите не са само поглед към това как изглеждат гравитационните вълни. Те също така илюстрират действителните характеристики на събитието на сливане и на черните дупки преди и след сблъсъците. Според учените на LIGO Габриела Гонзалес, вълните на заловените сигнали показват, че обединената черна дупка всъщност е малко по-малка от сумата на първоначалните два обекта. Освен това, "това сливане се е случило преди 1.3 милиарда години", каза тя, "когато многоклетъчният живот тук на Земята едва започва да се разпространява."

Gonzalez играе модифициран аудио запис на сигнала - кратко, птичеподобно чуруликане. - Това е първото от многото, които ще дойдат - каза тя.

Последствията от констатациите не могат да бъдат преувеличени. Откритието не само поставя на почивка една вековна мистерия - тя отваря хората да научат повече за вселената чрез уникална леща. Преди четвъртък астрофизиците по същество бяха ограничени до изучаване на Вселената чрез електромагнитния спектър. Докато научихме много, има огромно количество за звезди, свръхнови, черни дупки и други явления, които не можем да изучаваме, без да наблюдаваме и измерваме гравитационните вълни. Знанието, че най-накрая можем да слушаме тези сигнали, разкрива учени за цяла част от вселената, която е била затворена.

В действителност, резултатите на LIGO доказват съществуването на черни дупки.

Може би най-интригуващата, подчертава прочутият астрофизик и съоснователят на LIGO Кип Торн (класиран на 7-мо място, но определено тенденция нагоре) ще бъде възможността за изучаване на т.нар. вселената от Големия взрив.

Други въпроси, които учените биха могли да отговорят с по-голямо изследване на гравитационните вълни: Колко бързо се разширява Вселената? Какво причинява свръхнова? Колко бързо се движат гравитационните вълни в сравнение със светлината?

Стартирането на LIGO “беше голям риск”, заяви Франция Кордова, директор на Националната научна фондация. Но този риск днес изглежда се е отплатил. - Айнщайн щеше да сияе.

Съобщението от четвъртък със сигурност ще доведе до по-големи надежди LISA Pathfinder - космически кораб, действащ като изпитателен стенд за eLISA, космически интерферометър, - и ще утвърди в значителна степен парите и времето, инвестирани в този проект.

И това е само началото. Ще научим повече за вселената, отколкото бихме си помислили, че е възможно, и най-накрая ще се доближим до разбирането на произхода и бъдещето на Вселената. "Това, което е наистина вълнуващо, е това, което идва по-нататък", каза Рейте.