Астрономія переживає справжню революцію. Новий каталог, опублікований у журналі Astrophysical Journal Letters, об’єднав 128 потужних космічних подій, зафіксованих менш ніж за рік. Йдеться про гравітаційні хвилі — невидимі коливання простору-часу, що виникають під час зіткнення надзвичайно масивних об’єктів, таких як чорні діри.
Як «чути» Всесвіт
Гравітаційні хвилі передбачив ще Альберт Ейнштейн у своїй теорії відносності. Вони виникають під час катастрофічних подій — наприклад, коли дві чорні діри зливаються в одну.
Для їх виявлення використовують надчутливі обсерваторії: LIGO у США, Virgo в Європі та KAGRA в Японії. Вони здатні зафіксувати найменші спотворення простору, менші за розмір атома.
Від поодиноких подій до «статистики Всесвіту»
Після першого відкриття гравітаційних хвиль у 2015 році кількість зафіксованих подій стрімко зростає. Новий каталог став важливою віхою: за кілька місяців вчені зафіксували більше сигналів, ніж за всі попередні роки разом.
Це дозволяє перейти від вивчення окремих випадків до аналізу цілих «популяцій» чорних дір — порівнювати їхню масу, швидкість обертання та інші характеристики.
Найпотужніші зіткнення
Серед відкриттів — надзвичайне зіткнення двох чорних дір, кожна з яких має масу близько 130 сонячних мас. Для порівняння, більшість раніше виявлених об’єктів мали масу близько 30 сонячних.
Це свідчить, що такі гіганти, ймовірно, вже утворилися внаслідок попередніх злиттів. Іншими словами, чорні діри можуть «рости», поглинаючи одна одну.
Також вчені зафіксували системи з:
- надзвичайно швидким обертанням — до половини швидкості світла;
- сильною різницею мас між об’єктами, де один значно більший за інший.
Як народжуються чорні діри
Нові дані допомагають краще зрозуміти походження чорних дір. Виявляється, частина з них формується в дуже щільних середовищах, де можливі багаторазові зіткнення.
Це означає, що Всесвіт — не статична структура, а динамічна система, яка постійно змінюється і еволюціонує.
Перевірка фундаментальної фізики
Гравітаційні хвилі — це ще й унікальний інструмент для перевірки фундаментальних законів природи. Зокрема, вони дозволяють тестувати загальну теорію відносності в екстремальних умовах.
Поки що всі спостереження повністю узгоджуються з передбаченнями теорії Ейнштейна. Проте науковці продовжують шукати навіть найменші відхилення, які могли б свідчити про нову фізику.
Як виміряти розширення Всесвіту
Окрім цього, гравітаційні хвилі допомагають відповісти на одне з головних питань космології — з якою швидкістю розширюється Всесвіт.
Аналізуючи сигнали, вчені можуть визначати відстань до джерела безпосередньо, що дає альтернативний спосіб оцінити постійну Габбла.
Попередні розрахунки показують значення близько 76 км/с на мегапарсек, хоча ці дані ще потребують уточнення.
Новий етап дослідження космосу
З кожним новим спостереженням гравітаційні хвилі відкривають нам Всесвіт з іншого боку — не через світло, а через саму структуру простору-часу.
Те, що раніше було невидимим, тепер можна виміряти й дослідити. І це лише початок: у майбутньому такі спостереження можуть дати відповіді на найглибші питання про походження, еволюцію та майбутнє нашого Всесвіту.
