LIGO «зловив» другу гравітаційну хвилю

Фізики з міжнародних колаборацій LIGO і Virgo вдруге в історії спостережень зафіксували гравітаційні хвилі. Про це вчені повідомили на прес-конференції, що відбулася 15 червня в Сан-Дієго, в рамках 228-ї зустрічі Американського астрономічного товариства і, одночасно з цим, у Державному астрономічному інституті імені Шáберга, МДУ. Стаття про друге виявлення гравітаційних хвиль опублікована в

Детектори зафіксували подію 26 грудня 2015 року, о 3:38:53 UTC. Згідно з даними дослідників, джерелом сигналу послужило злиття двох чорних дір з масами 14,2 ^{+ 8,}_3-3,7 і 7,5 ^{+ 2}_,3-2,3 мас Сонця. Близько однієї сонячної маси перетворилося на енергію, в тому числі на гравітаційні хвилі. Зіткнення сталося близько 1,4 мільярда років тому, але лише в грудні гравітаційні хвилі досягли Землі. Статистична значимість події вперше перевищила 5 сигма.

Принаймні в однієї з чорних дір спин сягав 0,2 - 20 відсотків від максимальної швидкості обертання. Локалізувати джерело вдалося на площі 850 квадратних градусів. Різниця між моментами фіксації гравітаційних хвиль на детекторах склала 1,1 мілісекунди.

Валерій Митрофанов, представник колаборації LIGO, зазначив, що за чотири місяці роботи детекторів було виявлено ще одну (третю) подію. Але ймовірність того, що воно було гравітаційною хвилею становить лише 67 відсотків, тому вчені не включили його в звітну презентацію.

За словами представників колаборації LIGO, з кінця січня гравітаційні детектори aLIGO не працюють. Фахівці займаються усуненням недоліків, виявлених під час першого пуску обсерваторії. Перший пуск aLIGO тривав чотири місяці - з вересня 2015 по січень 2016 року. Детектор знову почне працювати з вересня 2016 року.

Експеримент LIGO складається з двох детекторів, розташованих на відстані понад трьох тисяч кілометрів один від одного - в штатах Луїзіана і Вашингтон. Кожен з них являє собою Г-подібний інтерферометр Майкельсона. Він складається з двох 4-кілометрових вакуумованих оптичних прапорів. Промінь лазера розщеплюють на дві складові, які проходять по трубах, відбиваються від їх кінців і об'єднуються знову. У разі якщо довжина плеча змінилася спостерігається інтерференція між променями, що фіксується детекторами. Велика відстань між обсерваторіями дозволяє побачити різність у часі прибуття гравітаційних хвиль - з припущення про те, що останні поширюються зі швидкістю світла, різниця часу прибуття досягає 10 мілісекунд.

Експеримент Virgo має аналогічну геометрію. На сьогоднішній день детектор модернізується, і перші дані з нього очікуються в кінці 2016 році. Всі дані, одержувані гравітаційними обсерваторіями обробляються спільно колабораціями LIGO і Virgo.

Гравітаційні хвилі - хвилі коливання геометрії простору-часу, передбачені в рамках Загальної теорії відносності. Перший доказ їхнього існування було представлено колабораціями LIGO і Virgo в лютому 2016 року - через 100 років після передбачень Ейнштейна. Детальніше про те, що таке гравітаційні хвилі можна прочитати в нашому матеріалі.

Їх величина дуже мала, відносна зміна довжини повіту інтерферометра під час детектування першої з подій склала всього 1^.10^-21. Ця відстань порівнянна з розмірами атомного ядра. Зафіксувати таку маленьку зрушення стало можливо лише завдяки модернізації комплексу, що завершилася до вересня 2015 року. Сигнал гравітаційних хвиль «спіймала» обсерваторія 14 вересня.

Джерелом перших гравітаційних хвиль, виявлених людством, стало злиття двох чорних дір з масами близько 29 і 36 мас Сонця відповідно. Маси і характер стикаються тіл вчені встановили, порівнявши експериментальні графіки з передбаченнями моделей. Маса чорної діри опинилася на три маси Сонця менше, ніж сума мас компактних об'єктів. Злиття об'єктів відбулося 1,3 мільярда років тому.

Встановити точне місце розташування сигналу, на жаль, виявилося неможливим. Вчені висували припущення, що супутник «Фермі» зафіксував гамма-сплеск, асоційований з гравітаційними хвилями. Це могло уточнити місце розташування джерела, проте згодом припущення було спростовано.