Обнаружение второго слияния двойных черных дыр официально открывает эру нового вида астрономии.
«Оказалось, что природа была очень добра, и таких черных дыр во Вселенной оказалось много, и нам посчастливилось увидеть одну».
- Дэйв Ритце, исполнительный директор LIGO
Только второй раз в истории человечества гравитационные волны были обнаружены напрямую. На этот раз слияние двух черных дыр с меньшей массой, массой 14 и 8 масс Солнца, закручиваясь и сливаясь вместе, оставило сигнал из 27 орбит, охватывающий более секунды в обоих двойных детекторах LIGO, второй однозначный сигнал менее чем за четыре месяца. ' время.
14 сентября 2015 года, менее чем через 72 часа после начала работы, детекторы Advanced LIGO в Вашингтоне и Луизиане потрясли мир, обнаружив две большие черные дыры 29 - - слияние. Рябь, распространяющаяся в пространстве, была настолько интенсивной, что даже на расстоянии более миллиарда световых лет крошечные зеркала в аппарате LIGO смещались на тысячные доли ширины протона, слегка вибрируя взад-вперед в течение примерно 200 миллисекунд. После нескольких месяцев проверки своих результатов они сделали неоспоримое заявление: они впервые обнаружили гравитационные волны. Спустя 101 год после того, как общая теория относительности была предложена Эйнштейном, она с честью прошла самое тонкое и сложное испытание.
Но что это значило для Вселенной? Были ли эти более тяжелые, чем ожидалось, черные дыры нормой, и разве мы не понимали, как они сформировались так хорошо, как мы думали? Было ли это событие случайностью, событием, которое случается раз в жизни, на которое мы просто случайно настроились в нужное время? Или будет больше событий: больше слияний черных дыр ближе к диапазону масс в 10 солнечных, как и предсказывалось, в конце концов? 26 декабря 2015 - на следующий день после Рождества - Вселенная одарила нас еще одним подарком: две черные дыры массой 14 и 8 масс Солнца слились воедино из 1.4 миллиарда световых лет от нас. Сигнал гравитационной волны, названный GW151226 (в честь своего дня рождения), снова оказался однозначным.
Это событие было еще более отдаленным, чем первое слияние, и все же сигнал был более сильным и продолжительным, появляясь в детекторах LIGO более чем в пять раз дольше, чем сентябрьский сигнал. Причина? Противоречащее здравому смыслу любопытство общей теории относительности учит нас тому, что чем массивнее черная дыра, тем меньше кривизна окружает ее горизонт событий. Черная дыра с массой в 8 солнечных имеет горизонт событий, который составляет всего 22% от физического размера черной дыры с массой в 36 солнечных, а это означает, что мы можем приблизиться к этим сильно искривленным областям пространства с этим событием, чем с предыдущий. В общей сложности до того, как слияние произошло, наблюдалось 27 витков инспирали.
И снова, как и в прошлый раз, около 5% общей массы было излучено в виде гравитационных волн. Благодаря эйнштейновскому E=mc^2 это невидимое излучение несло столько энергии, что за этот короткий промежуток времени было высвобождено больше энергии, чем от всех звезд видимой Вселенной вместе взятых. «Очень важно, что эти черные дыры были намного менее массивными, чем те, которые наблюдались при первом обнаружении», - говорит Габриэла Гонсалес, представитель LIGO. «Из-за их меньшей массы по сравнению с первым обнаружением они провели больше времени около одной секунды в чувствительной полосе детекторов». Наш давний поиск карты невидимых гигантов Вселенной, реликтовых черных дыр от давно умерших звезд, близится к завершению. Несмотря на то, что два детектора находились на расстоянии почти 3000 километров друг от друга, два детектора увидели, что сигналы прибыли смещены всего на 1,1 миллисекунды, что говорит нам о том, что слияние произошло почти перпендикулярно линии прямой видимости, соединяющей Хэнфорд, штат Вашингтон, с Ливингстоном, штат Луизиана.
Кроме того, 2 октября 2015 года в данных появляется третье событие-кандидат, означающее, что в первый календарный год его работы было замечено до трех сливающихся пар черных дыр.«Я никогда бы не подумал, что нам так повезет получить не одно, а два окончательных обнаружения двойных черных дыр в течение первых нескольких месяцев наблюдений», - сказал член LIGO Чад Ханна. Если то, что мы видели до сих пор, представляет то, что на самом деле присутствует в нашей Вселенной, мы могли бы ожидать слияния черных дыр с частотой раз в месяц или два в детекторах LIGO. Вскоре, возможно, уже в следующем году, детектор VIRGO в Италии также начнет собирать данные, что позволит провести настоящую триангуляцию и гораздо более надежное определение местоположения этих слияний в пространстве. Самая большая мечта - использовать эти обнаружения в качестве триггера, позволяющего оптическим, рентгеновским и другим традиционным телескопам проводить последующие наблюдения почти в режиме реального времени.
«Группа гравитационных волн штата Пенсильвания, возглавляемая Чадом Ханной, была в центре второго обнаружения LIGO», - похвалил исполнительный директор LIGO Дэйв Рейтце.«Коды анализа, разработанные Чадом и его группой, идентифицировали гравитационную волну в течение нескольких минут после того, как она была обнаружена интерферометрами LIGO. Эта способность идентифицировать кандидатов на гравитационно-волновые события в коротких масштабах времени является ключом к одной из основных научных целей LIGO в будущем - совместные наблюдения высокоэнергетических астрофизических явлений с помощью LIGO и электромагнитных телескопов».
Начиная с этой осени, когда LIGO в настоящее время проходит обновление, чтобы стать еще более чувствительным, еще один
Поскольку детекторы Advanced LIGO продолжают совершенствоваться, детектор VIRGO в Италии начинает работу, а будущие интерферометры гравитационных волн планируется построить в Японии и Индии, мы, наконец, начинаем прямые наблюдения невидимой Вселенной.. Мы не просто собираем свет и делаем косвенные выводы о том, что там должно быть; мы измеряем рябь в ткани самого пространства. Впервые в истории человечества мы занимаемся астрономией вообще без телескопа. Впервые астрономическая обсерватория регистрирует сигналы там, где свет не излучается и не поглощается. Эйнштейн снова был прав, и спустя более 100 лет после того, как он сформулировал свою величайшую теорию, мы все разделяем ее богатство.