22 813
«Астрофизика становится похожа на физику частиц»
Традиционно в астрономических наблюдениях при открытии нового излучения говорят о новом окне во Вселенную. Люди тысячи лет наблюдали небо визуально, потом начали строить оптические телескопы, но это все тот же диапазон, доступный глазу. Затем научились использовать в астрономии рентгеновское, инфракрасное и радиоизлучение, космические лучи. Предпоследним новым потоком информации стали нейтрино, нейтринная астрономия получает частицы из центра Солнца. Это, безусловно, новые окна. И теперь есть гравитационные волны. Например, когда сливаются две черные дыры, все, что происходит, — это гравитационно-волновой всплеск. Гравитационные волны — единственный способ изучать такие события.
Нейтронные звезды и черные дыры13 лекций о физике компактных объектов, отобранных астрофизиком Сергеем Поповым
Астрофизика становится похожа на физику частиц. Физики сталкивают протоны и смотрят, что получается в итоге. А мы теперь имеем возможность наблюдать столкновения нейтронных звезд, для того чтобы узнать, как они устроены внутри. Но это спустя какое-то время, а сейчас полученные результаты по всплеску 14 сентября будут одним из лучших доказательств существования черных дыр. У теоретиков есть множество моделей для их описания, я думаю, какие-то альтернативные модели будут отброшены. Пока все говорит о том, что черные дыры очень похожи на наши базовые представления о них. Для астрономии и астрофизики это существенный результат.
«Данное открытие объясняет проблему дальнодействия»
На данный момент научное сообщество эффективно умеет использовать обычную астрономию в видимом диапазоне электромагнитных волн, рентгеновскую астрономию и, наконец, радиоастрономию. Также ученые наблюдают и изучают
потоки других элементарных частиц, которые приходят на Землю из космоса. Все это суть способы, которые позволяют нам наблюдать, описывать и предсказывать различные явления в космосе. С экспериментальным подтверждением существования гравитационных волн появится гравитационная астрономия, то есть еще один способ наблюдений и понимания процессов, происходящих в космосе. Одиннадцатого февраля ведь было объявлено не просто об обнаружении гравитационных волн, а о том, что те волны, которые были зарегистрированы, родились в результате давнего слияния черных дыр с колоссальным выделением энергии. К тому же в процессе исследования ученые уже разработали новые приборы и решили существенную часть необходимых для этого технических вопросов. С улучшением приборов и технических возможностей будут обнаружены и другие источники гравитационных волн, будет уточнено их положение в небе и другие характеристики: массы, размеры, скорости, ускорения и так далее. Все это предмет такой наблюдательной науки, как астрономия, которая дает нам способ независимой проверки и отработки теорий, придуманных на кончике пера.
Главы: Общая теория относительности и «счастливейшая мысль моей жизни»Отрывок из книги «Космос Эйнштейна» физика Митио Каку о том, как Эйнштейн работал над новой теорией гравитации в годы Первой мировой войны
Разумеется, факт наличия гравитационных волн не ставился под сомнение никем из людей, понимающих суть явления. Крайне интересно было бы, если бы их вдруг не нашли. Это означало бы, что либо теория относительности неверна, либо мы абсолютно неправильно понимаем природу явления, а именно, что дальнодействие возможно. На мой взгляд, последнее противоречило бы здравому смыслу, но ничего нельзя исключить. Ученые стремятся проверить любое свое утверждение всеми возможными и независимыми способами. Это и отличает ученых от шарлатанов, предлагающих теории, которые объясняют все и сразу.
Эмиль Ахмедов
доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Института теоретической и экспериментальной физики имени А. И. Алиханова, доцент кафедры теоретической физики МФТИ, доцент факультета математики НИУ ВШЭ
«С этим открытием начинается гравитационно-волновая астрономия»
Открытие гравитационных волн — фундаментальное открытие. Гравитационные волны никто никогда прямо не наблюдал, хотя были явные свидетельства того, что они существуют в природе. Еще около 25 лет назад было обнаружено, что есть два пульсара, которые вращаются друг вокруг друга и излучают гравитационные волны. В результате они приближаются, период их вращения друг вокруг друга уменьшается. Но это были лишь косвенные свидетельства существования гравитационных волн. Теперь они напрямую обнаружены. В свое время Генрих Герц обнаружил электромагнитные волны, теперь у человечества есть гравитационные.
Это важно с точки зрения астрономии, потому что эти волны — это еще один носитель информации о том, что происходит во Вселенной. С этим открытием начинается гравитационно-волновая астрономия, а это потенциально очень интересная область. Она дает информацию нового типа по сравнению с астрономией в электромагнитном излучении или астрономией в нейтринном излучении. То, что мы знаем на данный момент, — это уже очень нетривиальная информация. Гравитационные волны, которые были обнаружены, образуются при слиянии двух черных дыр очень большой массы — 30 масс Солнца. Это неожиданность для астрофизиков и астрономов. Вопрос их происхождения очень интересен с точки зрения изучения того, что происходит во Вселенной.
Прогнозировать, во что выльется открытие гравитационных волн в практическом плане, трудно. Когда Генрих Герц обнаружил электромагнитные волны, он был уверен, что это никому никогда не понадобится. Сейчас мы имеем телевидение, телефон — основой всего этого являются электромагнитные волны. Как можно использовать гравитационные волны, сейчас очень трудно представить, но любое фундаментальное открытие для человечества как минимум обогащает наше представление о природе.
Валерий Рубаков
доктор физико-математических наук, академик РАН, заместитель директора Института ядерных исследований РАН
«Это очень большой шаг вперед, в неизвестное»
Открытие гравитационных волн — эпохальное событие в науке. Конечно, стопроцентная уверенность в открытии появится только тогда, когда гравитационно-волновые детекторы зарегистрируют по крайней мере еще одно событие такого типа. Но по тем данным, которые представлены общественности, все выглядит правдоподобно и внушает доверие к результату.
Уже несколько десятилетий предпринимаются попытки обнаружить волны гравитационной природы, которые были предсказаны сто лет тому назад в рамках теории гравитации Эйнштейна. То, что их не удавалось обнаружить все эти годы, прежде всего говорит о чрезвычайной сложности детектирования исчезающе малого эффекта, о том, что экспериментальная техника еще не достигала требуемой чувствительности. Ведь речь идет об измерении быстрых и кратковременных колебаний расстояния между, как это ни странно звучит, неподвижными объектами детектора, которые вызваны искажениями самой ткани пространства и имеют меньшую амплитуду, чем размер атомного ядра. И вот, кажется, свершилось. Обнаружение гравитационных волн хорошо иллюстрирует эффективность совместной работы международной команды серьезных теоретиков и опытных экспериментаторов. Выяснить, какие объекты могут быть источником гравитационных волн, сколь часто можно ожидать регистрацию их всплесков, как выделить слабый сигнал из большого количества шумов и отделить от артефактов, — это очень сложная задача, и поиском ее решения занимаются уже немало лет.
Создание общей теории относительностиФизик Игорь Волобуев о релятивистской механике, принципе эквивалентности и орбите Меркурия
Никто сейчас не может сказать, насколько это важно для будущего. Но когда в XIX веке физики показали, что переменный ток рождает электромагнитные колебания, тоже никто не мог сказать, какие последствия будут у этого открытия. А позже из него возникла теория электромагнитных волн, появилось радио, а также та электроника, которой мы все пользуемся. Какое будущее ожидает гравитационно-волновую астрономию, я не знаю. В астрономии освоение каждого нового диапазона излучения приводило к открытию новых объектов и явлений, а здесь мы имеем даже не электромагнитное излучение, а нечто принципиально отличное от него. Очень может быть, что на этом пути мы получим новые возможности изучения Вселенной, узнаем много важного и неожиданного, о чем пока не имеем никакого представления. В любом случае была экспериментально подтверждена одна из нескольких фундаментальных физических теорий — теория гравитации, или общая теория относительности. Это само по себе очень важно, это очень большой шаг вперед, в неизвестное.
