რატომ იკუმშება გრავიტაციული ტალღები სივრცეში? გაუგებარი გრავიტაციული ტალღა

ახლა ჩვენ ვცხოვრობთ სამყაროში, რომელიც სავსეა გრავიტაციული ტალღებით.

ვაშინგტონში ეროვნული სამეცნიერო ფონდის (NSF) შეხვედრის ისტორიულ ხუთშაბათს დილით გამოცხადებამდე, მხოლოდ ჭორები იყო, რომ ლაზერული ინტერფერომეტრიული გრავიტაციული ტალღების ობსერვატორიამ (LIGO) აღმოაჩინა ალბერტ აინშტაინის ფარდობითობის ზოგადი თეორიის ძირითადი კომპონენტი, მაგრამ ახლა ჩვენ ვიცით. რეალობა იმაზე ღრმაა, ვიდრე გვგონია.

საოცარი სიცხადით, LIGO-მ შეძლო "მოესმინა" ორობითი სისტემის შერწყმამდე (ორი შავი ხვრელი ერთმანეთის ირგვლივ ბრუნავს) ერთ მთლიანობაში, შექმნა ისეთი მკაფიო გრავიტაციული ტალღის სიგნალი თეორიული მოდელის შესაბამისად, რომელიც არ იყო მოითხოვს დისკუსიას. LIGO-მ შეესწრო ძლიერი შავი ხვრელის „აღორძინებას“, რაც დაახლოებით 1,3 მილიარდი წლის წინ მოხდა.

გრავიტაციული ტალღები ყოველთვის გადიოდა და გადის ჩვენს პლანეტაზე (ფაქტობრივად, ჩვენში გადის), მაგრამ მხოლოდ ახლა ვიცით, როგორ ვიპოვოთ ისინი. ახლა ჩვენ გავახილეთ თვალები სხვადასხვა კოსმოსურ სიგნალებზე, ვიბრაციებზე, რომლებიც გამოწვეულია ცნობილი ენერგეტიკული მოვლენებით და ვართ მოწმენი ასტრონომიის სრულიად ახალი სფეროს დაბადებიდან.

ორი შავი ხვრელის შერწყმის ხმა:

"ახლა ჩვენ შეგვიძლია სამყაროს მოსმენა", - თქვა გაბრიელა გონსალესმა, ფიზიკოსმა და LIGO-ს სპიკერმა, ხუთშაბათის ტრიუმფალური შეხვედრის დროს. "აღმოჩენამ წამოიწყო ახალი ერა: გრავიტაციული ასტრონომიის სფერო ახლა რეალობაა."

ჩვენი ადგილი სამყაროში ძალიან იცვლება და ეს აღმოჩენა შეიძლება იყოს ფუნდამენტური, როგორიცაა რადიოტალღების აღმოჩენა და იმის გაგება, რომ სამყარო ფართოვდება.

ფარდობითობის თეორია უფრო მართებულია

მცდელობა ახსნას, რა არის გრავიტაციული ტალღები და რატომ არიან ისინი ასე მნიშვნელოვანი, ისეთივე რთულია, როგორც განტოლებები, რომლებიც მათ აღწერს, მაგრამ მათი პოვნა არა მხოლოდ აძლიერებს აინშტაინის თეორიებს სივრცე-დროის ბუნების შესახებ, ჩვენ ახლა გვაქვს ინსტრუმენტი სამყაროს იმ ნაწილის შესამოწმებლად. ჩვენთვის უხილავი იყო. ახლა ჩვენ შეგვიძლია შევისწავლოთ სამყაროს ყველაზე ენერგიული მოვლენებით შექმნილი კოსმოსური ტალღები და შესაძლოა გამოვიყენოთ გრავიტაციული ტალღები ახალი ფიზიკური აღმოჩენებისა და ახალი ასტრონომიული ფენომენების გამოსაკვლევად.

„ახლა ჩვენ უნდა დავამტკიცოთ, რომ გვაქვს ტექნოლოგია გრავიტაციული ტალღების აღმოჩენის მიღმა, რადგან ეს გვიხსნის ბევრ შესაძლებლობას“, - თქვა ლუის ლენერმა, ონტარიოს თეორიული ფიზიკის ინსტიტუტიდან, ინტერვიუში ხუთშაბათის განცხადების შემდეგ.

ლენერის კვლევა ფოკუსირებულია მკვრივ ობიექტებზე (როგორიცაა შავი ხვრელები), რომლებიც ქმნიან ძლიერ გრავიტაციულ ტალღებს. მიუხედავად იმისა, რომ ის არ არის დაკავშირებული LIGO-სთან თანამშრომლობასთან, ლენერმა სწრაფად გააცნობიერა ამ ისტორიული აღმოჩენის მნიშვნელობა. ”უკეთესი სიგნალები არ არსებობს,” - თქვა მან.

მისი აზრით, აღმოჩენა სამ გზას ემყარება. ჯერ ერთი, ჩვენ ახლა ვიცით, რომ გრავიტაციული ტალღები არსებობს და ვიცით, როგორ აღმოვაჩინოთ ისინი. მეორეც, 2015 წლის 14 სექტემბერს LIGO სადგურების მიერ აღმოჩენილი სიგნალი არის შავი ხვრელების ბინარული სისტემის არსებობის ძლიერი მტკიცებულება და თითოეული შავი ხვრელი იწონის რამდენიმე ათეულ მზის მასას. სიგნალი არის ზუსტად ის, რასაც ველოდით ორი შავი ხვრელის მყარი შერწყმის შედეგად, ერთი მზეზე 29-ჯერ იწონის, ხოლო მეორე 36-ჯერ. მესამე და, ალბათ, ყველაზე მნიშვნელოვანი, „შავ ხვრელში გაგზავნის შესაძლებლობა“ ნამდვილად არის შავი ხვრელების არსებობის უძლიერესი მტკიცებულება.

კოსმიური ინტუიცია

ამ მოვლენას ახლდა იღბალი, ისევე როგორც მრავალი სხვა სამეცნიერო აღმოჩენა. LIGO არის ყველაზე დიდი პროექტი, რომელიც დაფინანსებულია ეროვნული სამეცნიერო ფონდის მიერ და დაიწყო 2002 წელს. გაირკვა, რომ გრავიტაციული ტალღების გაუგებარი სიგნალის მრავალი წლის ძიების შემდეგ, LIGO არ არის საკმარისად მგრძნობიარე და 2010 წელს ობსერვატორიები გაიყინა მაშინ, როდესაც საერთაშორისო თანამშრომლობა ხდებოდა მათი მგრძნობელობის გაზრდის მიზნით. ხუთი წლის შემდეგ, 2015 წლის სექტემბერში, დაიბადა "გაუმჯობესებული LIGO".

იმ დროს, LIGO-ს თანადამფუძნებელი და თეორიული ფიზიკის მძიმეწონოსანი კიპ თორნი დარწმუნებული იყო LIGO-ს წარმატებაში და განუცხადა BBC-ს: „ჩვენ აქ ვართ. ჩვენ დიდ თამაშში ვართ. და სავსებით ნათელია, რომ ჩვენ ავხსნით საიდუმლოს.” და ის მართალი იყო, რეკონსტრუქციიდან რამდენიმე დღეში გრავიტაციული ტალღების აფეთქებამ მოიცვა ჩვენი პლანეტა და LIGO საკმარისად მგრძნობიარე იყო მათი აღმოსაჩენად.

შავი ხვრელის ეს შერწყმა არ განიხილება რაიმე განსაკუთრებულად; ვარაუდობენ, რომ ასეთი მოვლენები სამყაროში ყოველ 15 წუთში ხდება. მაგრამ სწორედ ეს შერწყმა მოხდა სწორ ადგილას (1,3 მილიარდი სინათლის წლის მანძილზე) სწორ დროს (1,3 მილიარდი წლის წინ), რათა LIGO-ს ობსერვატორიამ მიიღო თავისი სიგნალი. ეს იყო სუფთა სიგნალი სამყაროდან და აინშტაინმა ის იწინასწარმეტყველა და მისი გრავიტაციული ტალღები რეალური აღმოჩნდა, რომელიც აღწერს კოსმოსურ მოვლენას 50-ჯერ უფრო ძლიერ, ვიდრე სამყაროს ყველა ვარსკვლავის ძალა ერთად. გრავიტაციული ტალღების ეს უზარმაზარი აფეთქება დაფიქსირდა LIGO-ს მიერ, როგორც მაღალი სიხშირის ჭიკჭიკის სიგნალი, როდესაც შავი ხვრელები სპირალურად გადადიან ერთში.

გრავიტაციული ტალღების გავრცელების დასადასტურებლად LIGO შედგება ორი სადამკვირვებლო სადგურისგან, ერთი ლუიზიანაში, მეორე ვაშინგტონში. ცრუ პოზიტივის აღმოსაფხვრელად, გრავიტაციული ტალღის სიგნალი უნდა გამოვლინდეს ორივე სადგურზე. 14 სექტემბერს შედეგი მიიღეს ჯერ ლუიზიანაში, ხოლო 7 მილიწამის შემდეგ ვაშინგტონში. სიგნალები დაემთხვა და ფიზიკოსებმა სამკუთხედის დახმარებით შეძლეს გაერკვიათ, რომ ისინი წარმოიშვა სამხრეთ ნახევარსფეროს ცაში.

გრავიტაციული ტალღები: როგორ შეიძლება იყოს ისინი სასარგებლო?

ჩვენ გვაქვს შავი ხვრელის შერწყმის სიგნალის დადასტურება, მერე რა? ეს არის ისტორიული აღმოჩენა, რაც გასაგებია - 100 წლის წინ აინშტაინს ამ ტალღების აღმოჩენაზე ოცნებაც კი არ შეეძლო, მაგრამ ასეც მოხდა.

ფარდობითობის ზოგადი თეორია იყო მე-20 საუკუნის ერთ-ერთი ყველაზე ღრმა სამეცნიერო და ფილოსოფიური რეალიზაცია და წარმოადგენს რეალობაში ყველაზე ინტელექტუალური კვლევის საფუძველს. ასტრონომიაში ზოგადი ფარდობითობის გამოყენება ნათელია: გრავიტაციული ლინზიდან სამყაროს გაფართოების გაზომვამდე. მაგრამ აინშტაინის თეორიების პრაქტიკული გამოყენება სულაც არ არის ნათელი, მაგრამ თანამედროვე ტექნოლოგიების უმეტესობა იყენებს ფარდობითობის თეორიის გაკვეთილებს ზოგიერთ საკითხში, რომელიც მარტივია. მაგალითად, აიღეთ გლობალური სანავიგაციო თანამგზავრები, ისინი არ იქნება საკმარისად ზუსტი, თუ არ იქნება გამოყენებული დროის გაფართოების მარტივი კორექტირება (წინასწარმეტყველება ფარდობითობით).

ნათელია, რომ ფარდობითობის ზოგად თეორიას აქვს გამოყენება რეალურ სამყაროში, მაგრამ როდესაც აინშტაინმა 1916 წელს წარმოადგინა თავისი თეორია, მისი გამოყენება ძალიან საეჭვო იყო, რაც აშკარად ჩანდა. მან უბრალოდ დააკავშირა სამყარო, როგორც ხედავდა მას და დაიბადა ფარდობითობის ზოგადი თეორია. ახლა კი ფარდობითობის თეორიის კიდევ ერთი კომპონენტი დადასტურდა, მაგრამ როგორ შეიძლება გრავიტაციული ტალღების გამოყენება? ასტროფიზიკოსები და კოსმოლოგები ნამდვილად დაინტერესებულნი არიან.

„მას შემდეგ რაც ჩვენ შევაგროვებთ მონაცემებს წყვილი შავი ხვრელებისგან, რომლებიც იმოქმედებენ როგორც შუქურები, რომლებიც მიმოფანტულია მთელ სამყაროში“, - თქვა თეორიულმა ფიზიკოსმა ნილ ტუროკმა, თეორიული ფიზიკის ინსტიტუტის დირექტორმა ხუთშაბათს ვიდეო პრეზენტაციის დროს. „ჩვენ შევძლებთ გავზომოთ სამყაროს სიჩქარის გაფართოება, ან ბნელი ენერგიის რაოდენობა უკიდურესი სიზუსტით, ბევრად უფრო ზუსტი, ვიდრე დღეს შეგვიძლია“.

„აინშტაინმა შეიმუშავა თავისი თეორია ბუნებიდან გარკვეული მინიშნებებით, მაგრამ ლოგიკური თანმიმდევრობის საფუძველზე. 100 წელიწადში თქვენ ხედავთ მისი პროგნოზების ძალიან ზუსტ დადასტურებას. ”

უფრო მეტიც, 14 სექტემბრის მოვლენას აქვს გარკვეული ფიზიკის მახასიათებლები, რომლებიც ჯერ კიდევ შესასწავლია. მაგალითად, ლენერმა შენიშნა, რომ გრავიტაციული ტალღის სიგნალის ანალიზის შედეგად შეიძლება გაზომოთ შავი ხვრელის შერწყმის „სპინი“ ან კუთხოვანი იმპულსი. „თუ დიდი ხნის განმავლობაში მუშაობთ თეორიაზე, უნდა იცოდეთ, რომ შავ ხვრელს აქვს ძალიან, ძალიან განსაკუთრებული ბრუნი“, - თქვა მან.

გრავიტაციული ტალღების წარმოქმნა ორი შავი ხვრელის შერწყმის დროს:

რატომღაც, შავი ხვრელის საბოლოო ბრუნი მოსალოდნელზე ნელია, რაც იმაზე მეტყველებს, რომ შავი ხვრელები ეჯახებიან დაბალი სიჩქარით, ან იყვნენ ისეთ შეჯახებაში, რამაც გამოიწვია ერთობლივი კუთხური იმპულსი ერთმანეთს დაუპირისპირდეს. „ძალიან საინტერესოა, რატომ გააკეთა ეს ბუნებამ?“ - თქვა ლენერმა.

ამ ბოლოდროინდელმა თავსატეხმა შეიძლება დააბრუნოს ზოგიერთი ძირითადი ფიზიკა, რომელიც გამოტოვებულია, მაგრამ უფრო დამაინტრიგებელია, რომ მან შეიძლება გამოავლინოს "ახალი", უჩვეულო ფიზიკა, რომელიც არ ჯდება ზოგად ფარდობითობას. და ეს ავლენს გრავიტაციული ტალღების სხვა გამოყენებას: ვინაიდან ისინი წარმოიქმნება ძლიერი გრავიტაციული ფენომენების შედეგად, ჩვენ გვაქვს შესაძლებლობა, გამოვიკვლიოთ ეს გარემო შორიდან, გზაში შესაძლო მოულოდნელობებით. გარდა ამისა, ჩვენ შეგვიძლია გავაერთიანოთ ასტროფიზიკურ ფენომენებზე დაკვირვებები ელექტრომაგნიტურ ძალებთან, რათა უკეთ გავიგოთ სამყაროს სტრუქტურა.

განაცხადი?

ბუნებრივია, მეცნიერული აღმოჩენების კომპლექსიდან გაკეთებული უზარმაზარი განცხადებების შემდეგ, სამეცნიერო საზოგადოების გარეთ ბევრი ადამიანი აინტერესებს, როგორ შეუძლიათ მათზე გავლენის მოხდენა. აღმოჩენის სიღრმე შეიძლება დაიკარგოს, რაც, რა თქმა უნდა, გრავიტაციულ ტალღებსაც ეხება. მაგრამ განიხილეთ სხვა შემთხვევა, როდესაც ვილჰელმ რენტგენმა აღმოაჩინა რენტგენის სხივები 1895 წელს, კათოდური სხივების მილების ექსპერიმენტების დროს, ცოტამ თუ იცის, რომ სულ რამდენიმე წელიწადში ეს ელექტრომაგნიტური ტალღები გახდება ყოველდღიური მედიცინის ძირითადი კომპონენტი დიაგნოზიდან მკურნალობამდე. ანალოგიურად, 1887 წელს რადიოტალღების პირველი ექსპერიმენტული შექმნით, ჰაინრიხ ჰერცმა დაადასტურა ჯეიმს კლერკ მაქსველის ცნობილი ელექტრომაგნიტური განტოლებები. მხოლოდ გარკვეული პერიოდის შემდეგ, XX საუკუნის 90-იან წლებში, გულიელმო მარკონიმ, რომელმაც შექმნა რადიო გადამცემი და რადიო მიმღები, დაამტკიცა მათი პრაქტიკული გამოყენება. ასევე, შრედინგერის განტოლებები, რომლებიც აღწერს კვანტური დინამიკის რთულ სამყაროს, ახლა გამოიყენება ულტრასწრაფი კვანტური გამოთვლის შემუშავებაში.

ყველა სამეცნიერო აღმოჩენა სასარგებლოა და ბევრს, საბოლოოდ, აქვს ყოველდღიური აპლიკაციები, რომლებსაც ჩვენ თავისთავად ვიღებთ. ამჟამად გრავიტაციული ტალღების პრაქტიკული გამოყენება შემოიფარგლება მხოლოდ ასტროფიზიკითა და კოსმოლოგიით - ახლა ჩვენ გვაქვს ფანჯარა "ბნელ სამყაროში", რომელიც არ ჩანს ელექტრომაგნიტური გამოსხივებისთვის. ეჭვგარეშეა, რომ მეცნიერები და ინჟინრები იპოვიან სხვა გამოყენებას ამ კოსმოსური პულსაციისთვის, ვიდრე სამყაროს შეგრძნება. თუმცა, ამ ტალღების გამოსავლენად, LIGO-ში ოპტიკურ ტექნოლოგიაში კარგი წინსვლა უნდა მოხდეს, რომელშიც დროთა განმავლობაში ახალი ტექნოლოგიები გამოჩნდება.

LIGO სამეცნიერო ექსპერიმენტის მონაწილეებმა, რომელშიც რუსი ფიზიკოსებიც მონაწილეობენ, გამოაცხადეს ამერიკული ობსერვატორიების მიერ ორი შავი ხვრელის შეჯახების შედეგად წარმოქმნილი გრავიტაციული ტალღების რეგისტრაცია.

გრავიტაციული ტალღები დაფიქსირდა 2015 წლის 14 სექტემბერს, რაც გამოცხადდა 2016 წლის 11 თებერვალს ვაშინგტონში LIGO-ს წარმომადგენლების სპეციალურ პრესკონფერენციაზე. მეცნიერებს ექვსი თვე დასჭირდათ შედეგების დამუშავებასა და გადამოწმებას. ეს შეიძლება ჩაითვალოს გრავიტაციული ტალღების ოფიციალურ აღმოჩენად, რადგან პირველად ისინი პირდაპირ დარეგისტრირდნენ დედამიწაზე. სამუშაოს შედეგები გამოქვეყნებულია ჟურნალში Physical Review Letters.

მოსკოვის სახელმწიფო უნივერსიტეტის ფიზიკოსები პრესკონფერენციაზე. მაქსიმ აბაევის ფოტო.

ინტერფერომეტრების სქემა და მათი მდებარეობა შეერთებული შტატების სქემატურ რუკაზე. სურათზე გამოსახულ სარკის საცდელ მასებს სატესტო მასას უწოდებენ.

საცდელი მასები, ისინი ასევე ინტერფერომეტრიანი სარკეებია, დამზადებული შერწყმული კვარცისგან. ფოტო: www.ligo.caltech.edu

გრავიტაციული ტალღების რიცხვითი სიმულაცია შავი ხვრელების მიახლოებით. სურათი: ფიზიკური მიმოხილვის წერილები http://physics.aps.org/articles/v9/17

LIGO ობსერვატორია ლივინგსტონის მახლობლად, ლუიზიანა. ფოტო: www.ligo.caltech.edu

ამრიგად, ბოლო 100 წლის განმავლობაში ფიზიკოსების წინაშე არსებული ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი პრობლემა მოგვარებულია. გრავიტაციული ტალღების არსებობა იწინასწარმეტყველა ფარდობითობის ზოგადი თეორიით (GR), რომელიც შეიქმნა 1915-1916 წლებში ალბერტ აინშტაინის მიერ - ფუნდამენტური ფიზიკური თეორია, რომელიც აღწერს ჩვენი სამყაროს სტრუქტურას და ევოლუციას. ფარდობითობის ზოგადი თეორია, ფაქტობრივად, არის გრავიტაციის თეორია, რომელიც ამყარებს მის კავშირს სივრცე-დროის თვისებებთან. მასიური სხეულები წარმოქმნიან მასში ცვლილებებს, რასაც ჩვეულებრივ სივრცე-დროის გამრუდებას უწოდებენ. თუ ეს სხეულები მოძრაობენ ცვლადი აჩქარებით, მაშინ ადგილი აქვს სივრცე-დროში გავრცელებულ ცვლილებებს, რასაც გრავიტაციული ტალღები ეწოდება.

მათი რეგისტრაციის პრობლემა ის არის, რომ გრავიტაციული ტალღები ძალიან სუსტია და მათი აღმოჩენა ნებისმიერი ხმელეთის წყაროდან თითქმის შეუძლებელია. მრავალი წლის განმავლობაში შეუძლებელი იყო მათი აღმოჩენა კოსმოსური ობიექტების უმეტესობისგან. იმედები დარჩა მხოლოდ გრავიტაციულ ტალღებზე დიდი კოსმოსური კატასტროფებისგან, როგორიცაა სუპერნოვას აფეთქებები, ნეიტრონული ვარსკვლავების შეჯახება ან შავი ხვრელები. ეს იმედები გამართლდა. ამ ნაშრომში გრავიტაციული ტალღები აღმოჩენილია ზუსტად ორი შავი ხვრელის შერწყმის შედეგად.

გრავიტაციული ტალღების გამოსავლენად 1992 წელს შემოგვთავაზეს გრანდიოზული პროექტი, სახელწოდებით LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory - laser-interferometric gravitational-wave observatory). მასზე ტექნოლოგია თითქმის ოცი წელია შემუშავებული. და მას ახორციელებდა შეერთებული შტატების ორი უდიდესი სამეცნიერო ცენტრი - კალიფორნიისა და მასაჩუსეტსის ტექნოლოგიური ინსტიტუტები. საერთო სამეცნიერო გუნდი, LIGO თანამშრომლობა, მოიცავს დაახლოებით 1000 მეცნიერს 16 ქვეყნიდან. რუსეთი წარმოდგენილია მოსკოვის სახელმწიფო უნივერსიტეტით და რუსეთის მეცნიერებათა აკადემიის გამოყენებითი ფიზიკის ინსტიტუტით (ნიჟნი ნოვგოროდი).

LIGO მოიცავს ობსერვატორიებს ვაშინგტონისა და ლუიზიანას შტატებში, რომლებიც მდებარეობს 3000 კმ მანძილზე, რომლებიც წარმოადგენენ L-ის ფორმის Michelson ინტერფერომეტრს ორი მკლავით 4 კმ სიგრძით. ლაზერის სხივი, რომელიც გადის სარკეების სისტემაში, იყოფა ორ სხივად, რომელთაგან თითოეული ვრცელდება მის მხარზე. ისინი იხტებიან სარკეებიდან და ბრუნდებიან. შემდეგ ეს ორი სინათლის ტალღა, რომლებმაც სხვადასხვა გზა გაიარეს, დეტექტორში ემატება. თავდაპირველად, სისტემა ისეა დაყენებული, რომ ტალღები ერთმანეთს გააუქმონ და დეტექტორს არაფერი მოხვდეს. გრავიტაციული ტალღები ცვლის დისტანციებს სატესტო მასებს შორის, რომლებიც ერთდროულად ემსახურებიან ინტერფერომეტრის სარკეებს, რაც იწვევს იმას, რომ ტალღების ჯამი აღარ არის ნულის ტოლი და ფოტოდეტექტორზე სიგნალის ინტენსივობა ამ ცვლილებების პროპორციული იქნება. ეს სიგნალი გამოიყენება გრავიტაციული ტალღის დასარეგისტრირებლად.

გაზომვების პირველი, საწყისი ეტაპი 2002-2010 წლებში მოხდა და არ იძლეოდა გრავიტაციული ტალღების გამოვლენის საშუალება. მოწყობილობების მგრძნობელობა არ იყო საკმარისი (4x10 -18 მ-მდე ცვლა თვალყურს ადევნებდა). შემდეგ 2010 წელს გადაწყდა სამუშაოების შეჩერება და აღჭურვილობის განახლება, მგრძნობელობის გაზრდა 10-ჯერ მეტით. გაუმჯობესებულმა აღჭურვილობამ, რომელმაც დაიწყო მუშაობა 2015 წლის მეორე ნახევარში, შეამჩნია ცვლა რეკორდული 10 -19 მ. და უკვე საცდელ პერსპექტივაში, მეცნიერები ელოდებოდნენ აღმოჩენას, მათ დააფიქსირეს გრავიტაციული ტალღა მოვლენიდან. რომ, ხანგრძლივი კვლევის შემდეგ, დადგინდა, რომ ორი შავი ხვრელის შერწყმა 29 და 36 მზის მასით.

ვაშინგტონთან პარალელურად პრესკონფერენცია მოსკოვშიც გაიმართა. მასზე ექსპერიმენტის მონაწილეებმა, რომლებიც წარმოადგენენ მოსკოვის სახელმწიფო უნივერსიტეტის ფიზიკის ფაკულტეტს, ისაუბრეს მის განხორციელებაში შეტანილ წვლილზე. VB Braginsky-ის ჯგუფმა მონაწილეობა მიიღო პროექტში თავიდანვე. მოსკოვის სახელმწიფო უნივერსიტეტის ფიზიკოსებმა უზრუნველყვეს რთული სტრუქტურის შეკრება, რომელიც წარმოდგენილია ინტერფერომეტრის სარკეებით, რომლებიც ერთდროულად ასრულებენ საცდელ მასებს.

გარდა ამისა, მათი ამოცანები მოიცავდა ბრძოლას გარე რყევებთან (ხმაურთან), რამაც შეიძლება ხელი შეუშალოს გრავიტაციული ტალღების გამოვლენას. სწორედ მოსკოვის სახელმწიფო უნივერსიტეტის სპეციალისტებმა დაამტკიცეს, რომ მოწყობილობა უნდა იყოს დადებული კვარცისგან, რომელიც სამუშაო ტემპერატურაზე ნაკლებ ხმაურს გამოიმუშავებს, ვიდრე სხვა მკვლევარების მიერ შემოთავაზებული საფირონი. კერძოდ, თერმული ხმაურის შესამცირებლად, საჭირო იყო იმის უზრუნველყოფა, რომ ქანქარებივით შეკიდული საცდელი მასების რხევები არ გაფუჭებულიყო ძალიან დიდი ხნის განმავლობაში. MSU ფიზიკოსებმა მიაღწიეს დაშლის პერიოდს 5 წელი!

ჩატარებული გაზომვების წარმატება წარმოშობს ახალ გრავიტაციულ-ტალღურ ასტრონომიას და შესაძლებელს გახდის ბევრი რამის სწავლა სამყაროს შესახებ. შესაძლოა, ფიზიკოსები შეძლებენ ბნელი მატერიის ზოგიერთი საიდუმლოს ამოხსნას და სამყაროს განვითარების ადრეულ ეტაპებს, ასევე დაათვალიერონ ის სფეროები, სადაც ფარდობითობის ზოგადი თეორია დარღვეულია.

LIGO თანამშრომლობის პრესკონფერენციაზე დაყრდნობით.

, ᲐᲨᲨ

საბოლოოდ აღმოაჩინეს გრავიტაციული ტალღები

პოპულარული მეცნიერება

სივრცე-დროში რხევები აღმოჩენილია აინშტაინის მიერ მათი წინასწარმეტყველებიდან ერთი საუკუნის შემდეგ. ასტრონომიაში ახალი ერა იწყება.

მეცნიერებმა შეძლეს შავი ხვრელის შერწყმით გამოწვეული სივრცე-დროის რყევების აღმოჩენა. ეს მოხდა ასი წლის შემდეგ, რაც ალბერტ აინშტაინმა იწინასწარმეტყველა ეს „გრავიტაციული ტალღები“ თავის ფარდობითობის ზოგად თეორიაში და ასი წლის შემდეგ, რაც ფიზიკოსებმა დაიწყეს მათი ძებნა.

საეტაპო აღმოჩენა დღეს განაცხადეს LIGO ლაზერული ინტერფერომეტრიული გრავიტაციული ტალღების ობსერვატორიის მკვლევარებმა. მათ დაადასტურეს ჭორები, რომლებიც მათ მიერ შეგროვებული მონაცემების პირველი ნაკრების ანალიზს ეხებოდა რამდენიმე თვის განმავლობაში. ასტროფიზიკოსები ამბობენ, რომ გრავიტაციული ტალღების აღმოჩენა სამყაროს შესახედად ახალ გზას იძლევა და შესაძლებელს ხდის შორეული მოვლენების ამოცნობას, რომლებიც არ ჩანს ოპტიკურ ტელესკოპებში, მაგრამ თქვენ შეგიძლიათ იგრძნოთ და მოისმინოთ მათი სუსტი კანკალი, რომელიც აღწევს ჩვენამდე კოსმოსში.

„ჩვენ აღმოვაჩინეთ გრავიტაციული ტალღები. Ჩვენ ეს შევძელით!" დევიდ რეიტზემ, 1000 კაციანი კვლევითი ჯგუფის აღმასრულებელმა დირექტორმა, განაცხადა დღეს ვაშინგტონში გამართულ პრესკონფერენციაზე ეროვნულ სამეცნიერო ფონდში.

გრავიტაციული ტალღები, ალბათ, აინშტაინის პროგნოზების ყველაზე გაუგებარი ფენომენია, მეცნიერი ამ თემაზე თავის თანამედროვეებთან ათწლეულების განმავლობაში განიხილავდა. მისი თეორიის თანახმად, სივრცე და დრო ქმნიან გაჭიმულ მატერიას, რომელიც იხრება მძიმე საგნების გავლენის ქვეშ. გრავიტაციის შეგრძნება ნიშნავს ამ მატერიის მოსახვევებში ჩავარდნას. მაგრამ შეუძლია თუ არა ეს სივრცე-დრო, ბარაბნის კანივით კანკალებდეს? აინშტაინი დაიბნა, მან არ იცოდა რას ნიშნავდა მისი განტოლებები. და არაერთხელ შეცვალა თავისი თვალსაზრისი. მაგრამ მისი თეორიის ყველაზე მტკიცე მხარდამჭერებიც კი თვლიდნენ, რომ გრავიტაციული ტალღები მაინც ძალიან სუსტი იყო დასაკვირვებლად. გარკვეული კატაკლიზმების შემდეგ ისინი კასკადისკენ მიდიან და მონაცვლეობით იჭიმებიან და იკუმშებიან სივრცე-დროში მოძრაობისას. მაგრამ იმ დროისთვის, როდესაც ეს ტალღები დედამიწას მიაღწევენ, ისინი იჭიმება და იკუმშება სივრცის ყოველ კილომეტრზე ატომის ბირთვის დიამეტრის მცირე ნაწილით.

ამ ტალღების აღმოსაჩენად მოთმინება და სიფრთხილე იყო საჭირო. LIGO-ს ობსერვატორია ლაზერის სხივებს წინ და უკან უშვებს ორი დეტექტორის ოთხკილომეტრიანი, მართკუთხა მუხლის გასწვრივ, ერთი ჰანფორდში, ვაშინგტონი და მეორე ლივინგსტონში, ლუიზიანა. ეს გაკეთდა გრავიტაციული ტალღების გავლისას ამ სისტემების შესაბამისი გაფართოებებისა და შეკუმშვის ძიებაში. უახლესი სტაბილიზატორების, ვაკუუმური ინსტრუმენტების და ათასობით სენსორის გამოყენებით, მეცნიერებმა გაზომეს ცვლილებები ამ სისტემების სიგრძეში, რომლებიც პროტონის ზომის მეათასედი იყო. ინსტრუმენტების ასეთი მგრძნობელობა წარმოუდგენელი იყო ასი წლის წინ. წარმოუდგენელი ჩანდა 1968 წელს, როდესაც რაინერ ვაისმა მასაჩუსეტსის ტექნოლოგიური ინსტიტუტიდან ჩაფიქრებული ექსპერიმენტი მოუწოდა LIGO.

„დიდი სასწაულია, რომ საბოლოოდ მათ მიაღწიეს წარმატებას. მათ შეძლეს ამ პაწაწინა ვიბრაციების აღება!” თქვა არკანზას უნივერსიტეტის თეორიულმა ფიზიკოსმა დანიელ კენეფიკმა, რომელმაც 2007 წელს დაწერა წიგნი „მოგზაურობა აზროვნების სიჩქარით: აინშტაინი და გრავიტაციული ტალღების ძიება“.

ამ აღმოჩენამ აღნიშნა გრავიტაციული ტალღების ასტრონომიის ახალი ეპოქის დასაწყისი. ვიმედოვნებთ, რომ ჩვენ გვექნება უფრო ზუსტი წარმოდგენები შავი ხვრელების ფორმირების, შემადგენლობისა და გალაქტიკური როლის შესახებ - იმ ზემკვრივი მასის ბურთები, რომლებიც ისე მკვეთრად ახვევენ სივრცე-დროს, რომ სინათლეც კი არ შეუძლია მისგან თავის დაღწევა. როდესაც შავი ხვრელები ერთმანეთს უახლოვდებიან და ერწყმის, ისინი წარმოქმნიან იმპულსურ სიგნალს - სივრცე-დროის რყევებს, რომლებიც იზრდება ამპლიტუდაში და ტონში, შემდეგ კი მოულოდნელად მთავრდება. ის სიგნალები, რომელთა დაფიქსირებაც ობსერვატორიას შეუძლია, არის აუდიო დიაპაზონში - თუმცა, ისინი ძალიან სუსტია შიშველი ყურით მოსმენისთვის. თქვენ შეგიძლიათ ხელახლა შექმნათ ეს ხმა ფორტეპიანოს კლავიშებზე თითებით. ”დაიწყეთ ყველაზე დაბალი ნოტით და აიღეთ გზა მესამე ოქტავამდე”, - თქვა ვაისმა. "ეს არის ის, რაც ჩვენ გვესმის."

ფიზიკოსები უკვე გაკვირვებულნი არიან იმ სიგნალების რაოდენობით და სიძლიერით, რომლებიც ამ მომენტში ფიქსირდება. ეს ნიშნავს, რომ მსოფლიოში იმაზე მეტი შავი ხვრელი არსებობს, ვიდრე ადრე ეგონათ. ”ჩვენ გაგვიმართლა, მაგრამ მე ყოველთვის ვიმედოვნებდი ამ იღბალს”, - თქვა კალტექის ასტროფიზიკოსმა კიპ თორნმა, რომელმაც შექმნა LIGO ვაისთან და რონალდ დრევერთან ერთად, ასევე კალტექიდან. "ეს ჩვეულებრივ ხდება, როდესაც სამყაროში სრულიად ახალი ფანჯარა იხსნება."

გრავიტაციული ტალღების მოსმენით ჩვენ შეგვიძლია სრულიად განსხვავებული წარმოდგენები ჩამოვაყალიბოთ კოსმოსის შესახებ და შესაძლოა აღმოვაჩინოთ წარმოუდგენელი კოსმოსური ფენომენები.

„შემიძლია შევადარო ის, როცა პირველად ავიღეთ ტელესკოპი ცაში“, - თქვა თეორიულმა ასტროფიზიკოსმა ჯანა ლევინმა კოლუმბიის უნივერსიტეტის ბარნარდის კოლეჯიდან. „ადამიანებმა გააცნობიერეს, რომ იქ რაღაც იყო და თქვენ შეგეძლოთ ამის დანახვა, მაგრამ მათ არ შეეძლოთ იწინასწარმეტყველონ შესაძლებლობების წარმოუდგენელი დიაპაზონი, რომელიც არსებობს სამყაროში“. ანალოგიურად, აღნიშნა ლევინმა, გრავიტაციული ტალღების აღმოჩენამ შეიძლება აჩვენოს, რომ სამყარო „სავსეა ბნელი მატერიით, რომელსაც ჩვენ ვერ ვამჩნევთ მხოლოდ ტელესკოპით“.

პირველი გრავიტაციული ტალღის აღმოჩენის ისტორია სექტემბრის ორშაბათს დილით დაიწყო და ის ბამბით დაიწყო. სიგნალი იმდენად მკაფიო და ხმამაღალი იყო, რომ ვაისმა გაიფიქრა: „არა, ეს სისულელეა, არაფერი გამოვა“.

ემოციების ინტენსივობა

ამ პირველმა გრავიტაციულმა ტალღამ გადაუარა განახლებული LIGO-ს დეტექტორებს - ჯერ ლივინგსტონში და შვიდი მილიწამის შემდეგ ჰენფორდში - სიმულაციური გაშვების დროს, 14 სექტემბრის ადრეულ საათებში, მონაცემთა შეგროვების ოფიციალურ დაწყებამდე ორი დღით ადრე.

დეტექტორები მოდერნიზაციის შემდეგ „შემოვარდნენ“, რომელიც 5 წელი გაგრძელდა და 200 მილიონი დოლარი დაჯდა. ისინი აღჭურვილი იყო ახალი სარკის შეჩერებით ხმაურის შესამცირებლად და აქტიური უკუკავშირის სისტემით, რათა ჩაახშოს ზედმეტი ვიბრაციები რეალურ დროში. განახლებამ განახლებულ ობსერვატორიას მგრძნობელობის უფრო მაღალი დონე მისცა, ვიდრე ძველ LIGO-ს, რომელმაც აღმოაჩინა „აბსოლუტური და სუფთა ნული“ 2002-2010 წლებში, როგორც ვაისმა თქვა.

როდესაც ძლიერი სიგნალი მოვიდა სექტემბერში, მეცნიერებმა ევროპაში, სადაც იმ დროს დილა იყო, დაიწყეს ამერიკელი კოლეგების დაბომბვა ელექტრონული ფოსტით. როდესაც ჯგუფის დანარჩენმა წევრებმა გაიღვიძეს, ამბავი ძალიან სწრაფად გავრცელდა. პრაქტიკულად ყველა სკეპტიკურად იყო განწყობილი, თქვა ვაისმა, განსაკუთრებით მაშინ, როცა დაინახეს სიგნალი. ეს იყო ნამდვილი სახელმძღვანელოს კლასიკა და ამიტომ ზოგს ეს ყალბი ეგონა.

ცრუ პრეტენზიები გრავიტაციული ტალღების ძიებაში არაერთხელ გაკეთდა 1960-იანი წლების ბოლოდან, როდესაც მერილენდის უნივერსიტეტის ჯოზეფ ვებერი ფიქრობდა, რომ მან აღმოაჩინა რეზონანსული რხევები ალუმინის ცილინდრში სენსორებით ტალღების საპასუხოდ. 2014 წელს ჩატარდა ექსპერიმენტი სახელწოდებით BICEP2, რომლის შედეგადაც გამოცხადდა პირველადი გრავიტაციული ტალღების აღმოჩენა - სივრცე-დროის რყევები დიდი აფეთქებიდან, რომლებიც ამ დროისთვის გადაჭიმული და სამუდამოდ გაყინული იყო სამყაროს გეომეტრიაში. BICEP2 ჯგუფის მეცნიერებმა დიდი ზარ-ზეიმით გამოაცხადეს თავიანთი აღმოჩენა, მაგრამ შემდეგ მათი შედეგები დამოუკიდებლად გადაამოწმეს, რა დროსაც აღმოჩნდა, რომ ისინი ცდებოდნენ და ეს სიგნალი მოვიდა კოსმოსური მტვრისგან.

როდესაც არიზონას სახელმწიფო უნივერსიტეტის კოსმოლოგმა ლოურენს კრაუსმა გაიგო LIGO-ს გუნდის აღმოჩენის შესახებ, თავიდან ეგონა, რომ ეს იყო "ბრმა ხუმრობა". ძველი ობსერვატორიის მუშაობის დროს, იმიტირებული სიგნალები ფარულად იყო ჩასმული მონაცემთა ნაკადებში პასუხის შესამოწმებლად და პერსონალის უმეტესობამ არ იცოდა ამის შესახებ. როდესაც კრაუსმა მცოდნე წყაროსგან შეიტყო, რომ ამჯერად ეს არ იყო „ბრმა საგანი“, მან ძლივს შეიკავა მხიარული აღელვება.

25 სექტემბერს მან თავის 200000 მიმდევარს ტვიტერში დაწერა: „ჭორები LIGO დეტექტორზე გრავიტაციული ტალღის აღმოჩენის შესახებ. გასაოცარია თუ მართალია. დეტალებს შეგატყობინებთ, თუ ყალბი არ არის. ამას მოჰყვება ჩანაწერი 11 იანვრიდან: „ყოფილი ჭორები LIGO-ს შესახებ დადასტურდა დამოუკიდებელი წყაროებით. მიჰყევით სიახლეებს. შესაძლოა გრავიტაციული ტალღები აღმოაჩინეს!”

მეცნიერთა ოფიციალური პოზიცია ასეთი იყო: არ ისაუბროთ მიღებულ სიგნალზე, სანამ არ იქნება ასპროცენტიანი დარწმუნება. საიდუმლოების ვალდებულებით შეკრულმა თორნმაც კი არაფერი უთქვამს ცოლისთვის. "მარტო ვზეიმოდი", - თქვა მან. დასაწყისისთვის, მეცნიერებმა გადაწყვიტეს დაბრუნებულიყვნენ თავიდანვე და გაეანალიზებინათ ყველაფერი უმცირეს დეტალებამდე, რათა გაერკვნენ, თუ როგორ გავრცელდა სიგნალი სხვადასხვა დეტექტორის ათასობით საზომი არხით და გაეგოთ, იყო თუ არა რაიმე უცნაური იმ დროს. სიგნალი დაფიქსირდა. მათ უჩვეულო ვერაფერი იპოვეს. მათ ასევე გამორიცხეს ჰაკერები, რომლებსაც ყველაზე კარგად უნდა სცოდნოდათ ათასობით მონაცემთა ნაკადის შესახებ ექსპერიმენტის მსვლელობისას. „მაშინაც კი, როდესაც გუნდი ბრმა სროლებს აკეთებს, ისინი არ არიან საკმარისად სრულყოფილი და ტოვებენ უამრავ კვალს მათ უკან“, - თქვა თორნმა. ”მაგრამ კვალი არ იყო.”

მომდევნო კვირებში მათ კიდევ ერთი, უფრო სუსტი სიგნალი გაიგეს.

მეცნიერებმა გაანალიზეს პირველი ორი სიგნალი და მიიღეს უფრო და უფრო ახალი. იანვარში მათ თავიანთი კვლევა წარმოადგინეს ჟურნალში Physical Review Letters. ეს საკითხი დღეს გადის ინტერნეტში. მათი შეფასებით, პირველი, ყველაზე ძლიერი სიგნალის სტატისტიკური მნიშვნელობა აღემატება "5-სიგმას", რაც ნიშნავს, რომ მკვლევარები მის ნამდვილობაში 99,9999%-ით არიან დარწმუნებულნი.

გრავიტაციის მოსმენა

აინშტაინის ზოგადი ფარდობითობის განტოლებები იმდენად რთულია, რომ ფიზიკოსთა უმეტესობას 40 წელი დასჭირდა იმის დასათანხმებლად, რომ დიახ, გრავიტაციული ტალღები არსებობს და მათი აღმოჩენა შესაძლებელია - თუნდაც თეორიულად.

თავიდან აინშტაინი ფიქრობდა, რომ ობიექტებს არ შეუძლიათ ენერგიის გამოყოფა გრავიტაციული გამოსხივების სახით, მაგრამ შემდეგ გადაიფიქრა. თავის ისტორიულ ნაშრომში, რომელიც დაიწერა 1918 წელს, მან აჩვენა, თუ რა სახის ობიექტებს შეუძლიათ ამის გაკეთება: ჰანტელის ფორმის სისტემები, რომლებიც ერთდროულად ბრუნავენ ორი ღერძის გარშემო, მაგალითად, ორობითი და სუპერნოვა ვარსკვლავები, რომლებიც ფეთქდებიან როგორც ფეიერები. მათ შეუძლიათ ტალღების გენერირება სივრცე-დროში.

მაგრამ აინშტაინი და მისი კოლეგები განაგრძობდნენ რყევას. ზოგიერთი ფიზიკოსი ამტკიცებდა, რომ ტალღების არსებობის შემთხვევაშიც კი, სამყარო მათთან ერთად ირხევა და მათი შეგრძნება შეუძლებელი იქნება. მხოლოდ 1957 წელს რიჩარდ ფეინმანმა დახურა კითხვა სააზროვნო ექსპერიმენტში დემონსტრირებით, რომ თუ გრავიტაციული ტალღები არსებობს, მათი თეორიულად აღმოჩენა შესაძლებელია. მაგრამ არავინ იცოდა, რამდენად გავრცელებული იყო ეს ჰანტელის ფორმის სისტემები გარე სივრცეში და რამდენად ძლიერი ან სუსტი იყო მიღებული ტალღები. ”საბოლოოდ, კითხვა იყო: ვიპოვით ოდესმე მათ?” თქვა კენეფიკმა.

1968 წელს რაინერ ვაისი იყო MIT-ის ახალგაზრდა პროფესორი და დაინიშნა ზოგადი ფარდობითობის კურსის სწავლება. როგორც ექსპერიმენტატორმა, მან ცოტა რამ იცოდა ამის შესახებ, მაგრამ მოულოდნელად გაჩნდა ინფორმაცია ვებერის მიერ გრავიტაციული ტალღების აღმოჩენის შესახებ. ვებერმა ააგო მაგიდის ზომის სამი რეზონანსული დეტექტორი ალუმინისგან და განათავსა ისინი ამერიკის სხვადასხვა შტატში. ახლა მან თქვა, რომ სამივე დეტექტორმა ჩაიწერა "გრავიტაციული ტალღების ხმა".

ვაისის მოსწავლეებს სთხოვეს აეხსნათ გრავიტაციული ტალღების ბუნება და გამოეთქვათ აზრი ამ გზავნილის შესახებ. დეტალების შესწავლისას მას გააოცა მათემატიკური გამოთვლების სირთულე. „ვერ ვხვდებოდი, რას აკეთებდა ვებერი, როგორ ურთიერთობდნენ სენსორები გრავიტაციულ ტალღასთან. დიდხანს ვიჯექი და ვეკითხებოდი ჩემს თავს: „რა არის ყველაზე პრიმიტიული რამ, რაზეც შემიძლია ვიფიქრო, რომელიც გრავიტაციულ ტალღებს აღმოაჩენს?“ შემდეგ კი თავში მომივიდა იდეა, რომელსაც მე LIGO-ს კონცეპტუალურ საფუძველს ვუწოდებ.

წარმოიდგინეთ სამი ობიექტი სივრცე-დროში, ვთქვათ სარკეები სამკუთხედის კუთხეებში. ”გააგზავნეთ მსუბუქი სიგნალი ერთიდან მეორეზე”, - თქვა ვებერმა. ”ნახეთ რამდენი დრო სჭირდება ერთი მასიდან მეორეზე გადასვლას და ნახეთ, შეიცვალა თუ არა დრო.” თურმე, აღნიშნა მეცნიერმა, ეს შეიძლება სწრაფად გაკეთდეს. „ეს ჩემს სტუდენტებს მეცნიერულ დავალებად მივანდე. ფაქტიურად მთელმა ჯგუფმა შეძლო ამ გამოთვლების გაკეთება“.

მომდევნო წლებში, როდესაც სხვა მკვლევარები ცდილობდნენ ვებერის რეზონანსული დეტექტორის ექსპერიმენტის შედეგების გამეორებას, მაგრამ განუწყვეტლივ ვერ ახერხებდნენ (გაურკვეველია რას აკვირდებოდა ის, მაგრამ ისინი არ იყვნენ გრავიტაციული ტალღები), ვაისმა დაიწყო ბევრად უფრო ზუსტი და ამბიციური ექსპერიმენტის მომზადება. : გრავიტაციული ტალღის ინტერფერომეტრი. ლაზერის სხივი აისახება სამი სარკიდან, რომლებიც დაყენებულია ასო "L"-ს ფორმაში და ქმნის ორ სხივს. სინათლის ტალღების მწვერვალებისა და დაბლაების ინტერვალი ზუსტად მიუთითებს ასო "G"-ის მოსახვევების სიგრძეზე, რომლებიც ქმნიან სივრცე-დროის x და y ღერძებს. როდესაც სასწორი სტაციონარულია, ორი სინათლის ტალღა ამოხტება კუთხეებიდან და ანადგურებს ერთმანეთს. დეტექტორში სიგნალი ნულის ტოლია. მაგრამ თუ გრავიტაციული ტალღა გადის დედამიწაზე, ის ჭიმავს ასო "G"-ს ერთი მკლავის სიგრძეს და შეკუმშავს მეორის სიგრძეს (და პირიქით მონაცვლეობით). ორი სინათლის სხივის შეუსაბამობა ქმნის სიგნალს დეტექტორში, რომელიც აჩვენებს მცირე რყევებს სივრცე-დროში.

თავიდან კოლეგა ფიზიკოსები სკეპტიკურად იყვნენ განწყობილნი, მაგრამ ექსპერიმენტმა მალევე იპოვა მხარდაჭერა თორნში, რომლის თეორეტიკოსთა Caltech ჯგუფი იკვლევდა შავ ხვრელებს და გრავიტაციული ტალღების სხვა პოტენციურ წყაროებს, ასევე მათ მიერ წარმოქმნილ სიგნალებს. თორნი შთაგონებული იყო ვებერის ექსპერიმენტით და რუსი მეცნიერების მსგავსი მცდელობებით. 1975 წელს ვაისთან კონფერენციაზე საუბრის შემდეგ, „დავიწყე მჯერა, რომ გრავიტაციული ტალღების აღმოჩენა წარმატებული იქნებოდა“, თქვა თორნმა. "და მე მინდოდა, რომ Caltech ასევე ყოფილიყო ამის ნაწილი." მან მოაწყო ინსტიტუტთან დაქირავება შოტლანდიელი ექსპერიმენტატორი რონალდ დრაივერი, რომელიც ასევე ამტკიცებდა გრავიტაციული ტალღის ინტერფერომეტრის აშენებას. დროთა განმავლობაში, თორნმა, დრაივერმა და ვაისმა დაიწყეს გუნდურად მუშაობა და თითოეულმა გადაჭრა თავისი წილი უთვალავი პრობლემა პრაქტიკული ექსპერიმენტისთვის მომზადებისთვის. ტრიომ ჩამოაყალიბა LIGO 1984 წელს და როდესაც პროტოტიპები აშენდა და თანამშრომლობა დაიწყო, როგორც მუდმივად მზარდი გუნდის ნაწილი, მათ მიიღეს 100 მილიონი დოლარი დაფინანსება ეროვნული სამეცნიერო ფონდისგან 1990-იანი წლების დასაწყისში. ნახატები შედგენილია გიგანტური L- ფორმის დეტექტორის წყვილის ასაგებად. ათი წლის შემდეგ დეტექტორებმა დაიწყეს მუშაობა.

ჰანფორდსა და ლივინგსტონში, დეტექტორების თითოეული ოთხკილომეტრიანი მუხლის ცენტრში, არის ვაკუუმი, რომლის წყალობითაც ლაზერი, მისი სხივი და სარკეები მაქსიმალურად იზოლირებულია პლანეტის მუდმივი რყევებისგან. უსაფრთხო მხარეზე ყოფნის მიზნით, LIGO-ს მეცნიერები აკონტროლებენ თავიანთ დეტექტორებს, როდესაც ისინი მუშაობენ ათასობით ინსტრუმენტებით, ზომავენ ყველაფერს, რაც შეუძლიათ: სეისმურ აქტივობას, ბარომეტრულ წნევას, ელვას, კოსმოსურ სხივებს, აღჭურვილობის ვიბრაციას, ლაზერის სხივის ირგვლივ ხმებს და ა.შ. შემდეგ ისინი ფილტრავენ თავიანთ მონაცემებს ამ გარე ფონური ხმებისთვის. შესაძლოა, მთავარი ის არის, რომ მათ აქვთ ორი დეტექტორი და ეს საშუალებას გაძლევთ შეადაროთ მიღებული მონაცემები, შეამოწმოთ ისინი შესაბამისი სიგნალების არსებობისთვის.

კონტექსტი

გრავიტაციული ტალღები: დაასრულა ის, რაც აინშტაინმა დაიწყო ბერნში

SwissInfo 13.02.2016წ

როგორ კვდებიან შავი ხვრელები

საშუალო 19/10/2014
შექმნილი ვაკუუმის შიგნით, თუნდაც ლაზერებისა და სარკეების სრულიად იზოლირებული და სტაბილიზირებული, „უცნაურები ყოველთვის ხდება“, ამბობს მარკო კავაგლია, LIGO პროექტის სპიკერის მოადგილე. მეცნიერებმა უნდა აკონტროლონ ეს "ოქროს თევზი", "მოჩვენებები", "უცნაური ზღვის მონსტრები" და სხვა ექსტრა ვიბრაციული ფენომენები, გაარკვიონ მათი წყარო, რათა აღმოფხვრას იგი. ერთი რთული შემთხვევა მოხდა ტესტის ფაზაში, თქვა LIGO-ს მკვლევარმა ჯესიკა მაკივერმა, რომელიც სწავლობს ასეთ გარე სიგნალებს და ჩარევას. პერიოდული ერთსიხშირიანი ხმაურის სერია ხშირად ჩნდებოდა მონაცემებს შორის. როდესაც მან და მისმა კოლეგებმა სარკეების ვიბრაცია აუდიო ფაილებად გადააკეთეს, "ტელეფონის ზარი აშკარად ისმოდა", - თქვა მაკივერმა. „აღმოჩნდა, რომ ლაზერული ოთახის შიგნით სატელეფონო ზარებს აკეთებდნენ საკომუნიკაციო რეკლამის მომწოდებლები.

მომდევნო ორი წლის განმავლობაში მეცნიერები გააგრძელებენ მოდერნიზებული ლაზერული ინტერფერომეტრიული გრავიტაციული ტალღის ობსერვატორიის LIGO-ს დეტექტორების მგრძნობელობის გაუმჯობესებას. იტალიაში კი მესამე ინტერფერომეტრი სახელწოდებით Advanced Virgo დაიწყებს მუშაობას. ერთი პასუხი, რომელსაც აღმოჩენები დაგვეხმარება, არის ის, თუ როგორ წარმოიქმნება შავი ხვრელები. არის ისინი ყველაზე ადრეული მასიური ვარსკვლავების დაშლის პროდუქტი, თუ ისინი მკვრივი ვარსკვლავური მტევნების შეჯახების შედეგია? ”ეს მხოლოდ ორი ვარაუდია, მე მჯერა, რომ უფრო მეტი იქნება, როდესაც ყველაფერი დამშვიდდება”, - ამბობს ვაისი. მას შემდეგ, რაც LIGO იწყებს ახალი სტატისტიკის დაგროვებას მისი მომავალი მუშაობის პროცესში, მეცნიერები დაიწყებენ ისტორიების მოსმენას შავი ხვრელების წარმოშობის შესახებ, რომლებსაც სივრცე მათ ჩურჩულებს.

მისი ფორმისა და ზომის მიხედვით ვიმსჯელებთ, პირველი, ყველაზე ხმამაღალი იმპულსური სიგნალი გაჩნდა 1,3 მილიარდი სინათლის წლის მანძილზე, საიდანაც მარადიული ნელი ცეკვის შემდეგ ორმხრივი გრავიტაციული მიზიდულობის გავლენის ქვეშ, ორი შავი ხვრელი, თითოეული დაახლოებით 30-ჯერ აღემატება მზის მასას. საბოლოოდ გაერთიანდა. შავი ხვრელები უფრო და უფრო სწრაფად ტრიალებდნენ, მორევივით, თანდათან უახლოვდებოდნენ. შემდეგ მოხდა შერწყმა და თვალის დახამხამებაში მათ გაათავისუფლეს გრავიტაციული ტალღები სამი მზის ენერგიის შესადარებელი ენერგიით. ეს შერწყმა იყო ყველაზე ძლიერი ენერგეტიკული ფენომენი, რაც კი ოდესმე დაფიქსირებულა.

”ისე ჰგავს, ჩვენ არასდროს გვინახავს ოკეანე ქარიშხალში”, - თქვა თორნმა. ის 1960-იანი წლებიდან ელოდება ამ ქარიშხალს სივრცე-დროში. გრძნობას, რომელიც თორნმა განიცადა იმ მომენტში, როდესაც ეს ტალღები შემოვიდა, არ შეიძლება ეწოდოს მღელვარება, ამბობს ის. ეს სხვა რაღაც იყო: ღრმა კმაყოფილების განცდა.

InoSMI-ის მასალები შეიცავს მხოლოდ უცხოური მედიის შეფასებებს და არ ასახავს InoSMI-ის რედაქტორების პოზიციას.

2016 წლის 11 თებერვალი მიჩნეულია გრავიტაციული ტალღების აღმოჩენის (გამოვლენის) ოფიციალურ დღედ. სწორედ მაშინ, ვაშინგტონში გამართულ პრესკონფერენციაზე, LIGO თანამშრომლობის ლიდერებმა განაცხადეს, რომ მკვლევართა ჯგუფმა მოახერხა ამ ფენომენის ჩაწერა კაცობრიობის ისტორიაში პირველად.

დიდი აინშტაინის წინასწარმეტყველებები

გრავიტაციული ტალღების არსებობის შესახებ შემოთავაზებული იყო ალბერტ აინშტაინი გასული საუკუნის დასაწყისში (1916 წ.) მის მიერ ჩამოყალიბებული ფარდობითობის ზოგადი თეორიის (GR) ფარგლებში. მხოლოდ გაოცება შეიძლება ცნობილი ფიზიკოსის ბრწყინვალე შესაძლებლობებით, რომელმაც მინიმალური რეალური მონაცემებით შეძლო ასეთი შორს მიმავალი დასკვნების გაკეთება. ბევრ სხვა წინასწარმეტყველურ ფიზიკურ მოვლენას შორის, რომლებიც დადასტურდა მომდევნო საუკუნეში (დროის დინების შენელება, გრავიტაციულ ველებში ელექტრომაგნიტური გამოსხივების მიმართულების შეცვლა და ა.შ.), პრაქტიკულად შეუძლებელი გახდა ამ ტიპის ტალღის არსებობა. სხეულების ურთიერთქმედება ბოლო დრომდე.

გრავიტაცია - ილუზია?

ზოგადად, ფარდობითობის თეორიის ფონზე, გრავიტაციას ძნელად შეიძლება ეწოდოს ძალა. სივრც-დროის კონტინიუმის არეულობა ან გამრუდება. ამ პოსტულატის საილუსტრაციოდ კარგი მაგალითია გაჭიმული ქსოვილის ნაჭერი. ასეთ ზედაპირზე მოთავსებული მასიური ობიექტის წონის ქვეშ წარმოიქმნება ჩაღრმავება. სხვა ობიექტები, რომლებიც მოძრაობენ ამ ანომალიასთან ახლოს, შეცვლიან მათი მოძრაობის ტრაექტორიას, თითქოს „მოიზიდონ“. და რაც უფრო დიდია ობიექტის წონა (რაც უფრო დიდია მრუდის დიამეტრი და სიღრმე), მით უფრო მაღალია „მიზიდვის ძალა“. როდესაც ის მოძრაობს ქსოვილში, შეიძლება დავაკვირდეთ განსხვავებული "ტალღის" გამოჩენას.

მსგავსი რამ ხდება მსოფლიო სივრცეში. ნებისმიერი სწრაფად მოძრავი მასიური მატერია არის სივრცისა და დროის სიმკვრივის რყევების წყარო. მნიშვნელოვანი ამპლიტუდის მქონე გრავიტაციული ტალღა წარმოიქმნება უკიდურესად დიდი მასის მქონე სხეულებით ან უზარმაზარი აჩქარებით მოძრაობისას.

ფიზიკური მახასიათებლები

სივრცე-დროის მეტრიკის რყევები ვლინდება გრავიტაციულ ველში ცვლილებებით. ამ ფენომენს სხვაგვარად უწოდებენ სივრცე-დროის ტალღებს. გრავიტაციული ტალღა მოქმედებს შემხვედრ სხეულებსა და ობიექტებზე, აკუმშავს და აჭიმავს მათ. დეფორმაციის მნიშვნელობები ძალიან მცირეა - ორიგინალური ზომის დაახლოებით 10-21. ამ ფენომენის გამოვლენის მთელი სირთულე იმაში მდგომარეობდა, რომ მკვლევარებს უნდა ესწავლათ, როგორ გაეზომათ და ჩაეწერათ ასეთი ცვლილებები შესაბამისი აღჭურვილობის დახმარებით. გრავიტაციული გამოსხივების სიმძლავრე ასევე უკიდურესად მცირეა - მთელი მზის სისტემისთვის ეს არის რამდენიმე კილოვატი.

გრავიტაციული ტალღების გავრცელების სიჩქარე ოდნავ დამოკიდებულია გამტარ საშუალების თვისებებზე. რხევის ამპლიტუდა თანდათან მცირდება წყაროდან დაშორებით, მაგრამ არასოდეს აღწევს ნულს. სიხშირე მერყეობს რამდენიმე ათეულიდან ასობით ჰერცამდე. გრავიტაციული ტალღების სიჩქარე ვარსკვლავთშორის გარემოში უახლოვდება სინათლის სიჩქარეს.

ირიბი მტკიცებულება

პირველად გრავიტაციული ტალღების არსებობის თეორიული დადასტურება ამერიკელმა ასტრონომმა ჯოზეფ ტეილორმა და მისმა თანაშემწემ რასელ ჰულსმა 1974 წელს მიიღეს. არესიბოს ობსერვატორიის (პუერტო რიკო) რადიოტელესკოპის გამოყენებით სამყაროს სივრცის შესწავლისას მკვლევარებმა აღმოაჩინეს პულსარი PSR B1913 + 16, რომელიც არის ნეიტრონული ვარსკვლავების ორობითი სისტემა, რომელიც ბრუნავს მასის საერთო ცენტრის გარშემო მუდმივი კუთხური სიჩქარით. საკმაოდ იშვიათი შემთხვევა). ყოველწლიურად, რევოლუციის პერიოდი, რომელიც თავდაპირველად იყო 3,75 საათი, მცირდება 70 ms-ით. ეს მნიშვნელობა საკმაოდ შეესაბამება GR განტოლებების დასკვნებს, რომლებიც პროგნოზირებენ ასეთი სისტემების ბრუნვის სიჩქარის ზრდას გრავიტაციული ტალღების წარმოქმნისთვის ენერგიის დახარჯვის გამო. შემდგომში აღმოაჩინეს რამდენიმე ორმაგი პულსარი და მსგავსი ქცევის თეთრი ჯუჯა. რადიო ასტრონომებს დ.ტეილორს და რ.ჰულსს მიენიჭათ ნობელის პრემია ფიზიკაში 1993 წელს გრავიტაციული ველების შესწავლის ახალი შესაძლებლობების აღმოჩენისთვის.

გაუგებარი გრავიტაციული ტალღა

პირველი განცხადება გრავიტაციული ტალღების აღმოჩენის შესახებ მოვიდა მერილენდის უნივერსიტეტის მეცნიერმა ჯოზეფ ვებერმა (აშშ) 1969 წელს. ამ მიზნებისთვის მან გამოიყენა საკუთარი დიზაინის ორი გრავიტაციული ანტენა, რომლებიც ერთმანეთისგან ორი კილომეტრით იყო დაშორებული. რეზონანსული დეტექტორი იყო კარგად ვიბრირებული ორმეტრიანი ალუმინის ცილინდრი, რომელიც აღჭურვილი იყო მგრძნობიარე პიეზოელექტრული სენსორებით. ვებერის მიერ სავარაუდოდ ჩაწერილი რყევების ამპლიტუდა მილიონჯერ მეტი აღმოჩნდა მოსალოდნელ მნიშვნელობაზე. სხვა მეცნიერების მცდელობებმა, რომლებიც გამოიყენეს ასეთი აღჭურვილობით, გაემეორებინათ ამერიკელი ფიზიკოსის „წარმატება“, დადებითი შედეგი არ გამოიღო. რამდენიმე წლის შემდეგ, ვებერის მუშაობა ამ სფეროში აღიარებულ იქნა, როგორც დაუსაბუთებელი, მაგრამ ბიძგი მისცა "გრავიტაციული ბუმის" განვითარებას, რამაც მრავალი სპეციალისტი მიიპყრო კვლევის ამ სფეროში. სხვათა შორის, თავად ჯოზეფ ვებერი სიცოცხლის ბოლომდე დარწმუნებული იყო, რომ გრავიტაციული ტალღები მიიღო.

მიმღები აღჭურვილობის გაუმჯობესება

70-იან წლებში მეცნიერმა ბილ ფეირბანკმა (აშშ) შეიმუშავა გრავიტაციული ტალღის ანტენის დიზაინი, რომელიც გაცივდა SQUID-ებით - სუპერმგრძნობიარე მაგნიტომეტრებით. იმ დროს არსებული ტექნოლოგიები გამომგონებელს არ აძლევდა საშუალებას დაენახა თავისი პროდუქტი, რეალიზებული მეტალში.

ამ პრინციპის მიხედვით, Auriga-ს გრავიტაციული დეტექტორი დამზადდა ლეგნარდის ეროვნულ ლაბორატორიაში (პადუა, იტალია). დიზაინი დაფუძნებულია ალუმინის-მაგნიუმის ცილინდრზე, 3 მეტრი სიგრძისა და 0,6 მ დიამეტრის მიმღები მოწყობილობა, რომლის წონაა 2,3 ტონა, შეჩერებულია იზოლირებულ ვაკუუმ კამერაში, გაცივებულ თითქმის აბსოლუტურ ნულამდე. დამხმარე კილოგრამიანი რეზონატორი და კომპიუტერზე დაფუძნებული საზომი კომპლექსი გამოიყენება ტრემორების დასაფიქსირებლად და გამოსავლენად. აღჭურვილობის გამოცხადებული მგრძნობელობა არის 10 -20.

ინტერფერომეტრები

გრავიტაციული ტალღების ჩარევის დეტექტორების ფუნქციონირება ეფუძნება იმავე პრინციპებს, რომლითაც მუშაობს Michelson ინტერფერომეტრი. წყაროს მიერ გამოსხივებული ლაზერის სხივი იყოფა ორ ნაკადად. მოწყობილობის მხრების გასწვრივ მრავალჯერადი არეკვლისა და მოგზაურობის შემდეგ, ნაკადები კვლავ იკრიბება და ბოლო გამოიყენება იმის დასადგენად, გავლენას ახდენდა თუ არა რაიმე დარღვევა (მაგალითად, გრავიტაციული ტალღა) სხივების მიმდინარეობაზე. მსგავსი აღჭურვილობა შეიქმნა ბევრ ქვეყანაში:

GEO 600 (ჰანოვერი, გერმანია). ვაკუუმური გვირაბების სიგრძე 600 მეტრია.
TAMA (იაპონია) მხრებით 300 მ.
VIRGO (პიზა, იტალია) არის ერთობლივი ფრანკო-იტალიური პროექტი, რომელიც 2007 წელს დაიწყო 3 კილომეტრიანი გვირაბებით.
LIGO (აშშ, წყნარი ოკეანის სანაპირო), ნადირობს გრავიტაციულ ტალღებზე 2002 წლიდან.

ამ უკანასკნელის უფრო დეტალურად განხილვა ღირს.

LIGO Advanced

პროექტი მასაჩუსეტსის და კალიფორნიის ტექნოლოგიური ინსტიტუტების მეცნიერთა ინიციატივით შეიქმნა. მოიცავს ორ ობსერვატორიას დაშორებული 3 ათასი კილომეტრით, ვაშინგტონში (ლივინგსტონი და ჰენფორდის ქალაქები) სამი იდენტური ინტერფერომეტრით. პერპენდიკულარული ვაკუუმ გვირაბების სიგრძე 4 ათასი მეტრია. ეს არის ყველაზე დიდი ასეთი სტრუქტურები, რომლებიც ამჟამად ფუნქციონირებს. 2011 წლამდე გრავიტაციული ტალღების აღმოჩენის მრავალრიცხოვანმა მცდელობამ შედეგი არ მოიტანა. განხორციელებულმა მნიშვნელოვანმა მოდერნიზაციამ (Advanced LIGO) გაზარდა აღჭურვილობის მგრძნობელობა 300-500 ჰც დიაპაზონში ხუთჯერ მეტჯერ, ხოლო დაბალი სიხშირის რეგიონში (60 ჰც-მდე) თითქმის სიდიდის ბრძანებით, მიაღწია ასეთი სასურველი ღირებულება 10 -21 . განახლებული პროექტი 2015 წლის სექტემბერში დაიწყო და თანამშრომლობის ათასზე მეტი თანამშრომლის ძალისხმევა დაჯილდოვდა შედეგებით.

აღმოჩენილია გრავიტაციული ტალღები

2015 წლის 14 სექტემბერს მოწინავე LIGO-ს დეტექტორებმა 7 ms ინტერვალით დააფიქსირეს გრავიტაციული ტალღები, რომლებიც ჩვენს პლანეტას მიაღწიეს დაკვირვებადი სამყაროს გარეუბანში მომხდარი უდიდესი ფენომენიდან - ორი დიდი შავი ხვრელის შერწყმა, რომელთა მასები 29 და 36-ჯერ აღემატება. მზის მასა. პროცესის დროს, რომელიც მოხდა 1,3 მილიარდ წელზე მეტი ხნის წინ, მატერიის დაახლოებით სამი მზის მასა დაიხარჯა გრავიტაციული ტალღების გამოსხივებაზე წამის ნაწილებში. გრავიტაციული ტალღების ფიქსირებული საწყისი სიხშირე იყო 35 ჰც, ხოლო მაქსიმალური პიკური მნიშვნელობა 250 ჰც-ს აღწევდა.

მიღებული შედეგები არაერთხელ დაექვემდებარა ყოვლისმომცველ შემოწმებას და დამუშავებას, ხოლო მიღებული მონაცემების ალტერნატიული ინტერპრეტაციები საგულდაგულოდ იყო შეწყვეტილი. საბოლოოდ, გასულ წელს მსოფლიო საზოგადოებას გამოაცხადა აინშტაინის მიერ ნაწინასწარმეტყველები ფენომენის პირდაპირი რეგისტრაცია.

ფაქტი, რომელიც ასახავს მკვლევართა ტიტანურ მუშაობას: ინტერფერომეტრის მკლავების ზომების რყევების ამპლიტუდა იყო 10 -19 მ - ეს მნიშვნელობა ისეთივე ნაკლებია ატომის დიამეტრზე, როგორც ფორთოხალზე ნაკლები.

სამომავლო პერსპექტივები

ეს აღმოჩენა კიდევ ერთხელ ადასტურებს, რომ ფარდობითობის ზოგადი თეორია არ არის მხოლოდ აბსტრაქტული ფორმულების ერთობლიობა, არამედ ფუნდამენტურად ახალი ხედვა გრავიტაციული ტალღებისა და ზოგადად გრავიტაციის არსზე.

შემდგომ კვლევებში მეცნიერები დიდ იმედებს ამყარებენ ELSA პროექტზე: გიგანტური ორბიტალური ინტერფერომეტრის შექმნა დაახლოებით 5 მილიონი კმ-იანი იარაღით, რომელსაც შეუძლია აღმოაჩინოს გრავიტაციული ველების მცირე არეულობაც კი. ამ მიმართულებით მუშაობის გააქტიურებამ შეიძლება ბევრი რამ თქვას სამყაროს განვითარების მთავარ ეტაპებზე, პროცესებზე, რომელთა დაკვირვებაც რთული ან შეუძლებელია ტრადიციულ ჯგუფებში. ეჭვგარეშეა, რომ შავი ხვრელები, რომელთა გრავიტაციული ტალღები მომავალში ჩაიწერება, ბევრ რამეს ეტყვიან მათ ბუნებაზე.

რელიქტური გრავიტაციული გამოსხივების შესასწავლად, რომელსაც შეუძლია თქვას ჩვენი სამყაროს პირველი მომენტების შესახებ დიდი აფეთქების შემდეგ, უფრო მგრძნობიარე კოსმოსური ინსტრუმენტები იქნება საჭირო. ასეთი პროექტი არსებობს დიდი აფეთქების დამკვირვებელი), მაგრამ მისი განხორციელება, ექსპერტების აზრით, შესაძლებელია არა უადრეს 30-40 წლისა.

აიქნიეთ ხელი და გრავიტაციული ტალღები მთელ სამყაროს მოერევა.
ს.პოპოვი, მ.პროხოროვი. სამყაროს მოჩვენებათა ტალღები

ასტროფიზიკაში მოხდა მოვლენა, რომელსაც ათწლეულების განმავლობაში ელოდნენ. ნახევარი საუკუნის ძიების შემდეგ საბოლოოდ აღმოაჩინეს გრავიტაციული ტალღები, რყევები თავად სივრცე-დროში, რომელიც იწინასწარმეტყველა აინშტაინმა ასი წლის წინ. 2015 წლის 14 სექტემბერს განახლებულმა LIGO-ს ობსერვატორიამ დააფიქსირა გრავიტაციული ტალღის აფეთქება, რომელიც წარმოიქმნა 29 და 36 მზის მასის მქონე ორი შავი ხვრელის შერწყმის შედეგად შორეულ გალაქტიკაში დაახლოებით 1,3 მილიარდი სინათლის წლის მანძილზე. გრავიტაციულ-ტალღური ასტრონომია ფიზიკის სრულფასოვან დარგად იქცა; მან სამყაროს დაკვირვების ახალი გზა გაგვიხსნა და საშუალებას მოგვცემს შევისწავლოთ ძლიერი გრავიტაციის ეფექტი, რომელიც ადრე მიუწვდომელი იყო.

Გრავიტაციული ტალღები

გრავიტაციის თეორიები შეიძლება განსხვავებული იყოს. ყველა მათგანი ერთნაირად კარგად აღწერს ჩვენს სამყაროს, სანამ ჩვენ შემოვიფარგლებით მისი ერთი გამოვლინებით - ნიუტონის უნივერსალური მიზიდულობის კანონით. მაგრამ არსებობს სხვა, უფრო დახვეწილი გრავიტაციული ეფექტები, რომლებიც ექსპერიმენტულად იქნა გამოცდილი მზის სისტემის მასშტაბებზე და ისინი მიუთითებენ ერთ კონკრეტულ თეორიაზე - ფარდობითობის ზოგად თეორიაზე (GR).

ფარდობითობის ზოგადი თეორია არ არის მხოლოდ ფორმულების ერთობლიობა, ის არის გრავიტაციის არსის ფუნდამენტური ხედვა. თუ ჩვეულებრივ ფიზიკაში სივრცე ემსახურება მხოლოდ ფონს, ფიზიკურ ფენომენებს, მაშინ ზოგად ფარდობითობაში ის თავად ხდება ფენომენი, დინამიური სიდიდე, რომელიც იცვლება ფარდობითობის ზოგადი კანონების შესაბამისად. სივრცე-დროის ეს დამახინჯებები ბრტყელ ფონზე - ან, გეომეტრიის ენაზე, სივრცე-დროის მეტრიკის დამახინჯებები - იგრძნობა გრავიტაციად. მოკლედ, ზოგადი ფარდობითობა ავლენს გრავიტაციის გეომეტრიულ საწყისს.

ფარდობითობის ზოგად თეორიას აქვს უმნიშვნელოვანესი პროგნოზი: გრავიტაციული ტალღები. ეს არის სივრცე-დროის დამახინჯება, რომელსაც შეუძლია „წყაროს დაშორება“ და თვითშენარჩუნების მიზნით, გაფრენა. ეს თავისთავად გრავიტაციაა, არავის, საკუთარი. ალბერტ აინშტაინმა საბოლოოდ ჩამოაყალიბა ფარდობითობის ზოგადი თეორია 1915 წელს და თითქმის მაშინვე მიხვდა, რომ მისი განტოლებები ასეთი ტალღების არსებობის საშუალებას იძლეოდა.

როგორც ნებისმიერი პატიოსანი თეორია, ზოგადი ფარდობითობის ასეთი მკაფიო პროგნოზი ექსპერიმენტულად უნდა დადასტურდეს. ნებისმიერ მოძრავ სხეულს შეუძლია გრავიტაციული ტალღების გამოსხივება: პლანეტები, ზევით გადაყრილი ქვა და ხელის ტალღა. თუმცა, პრობლემა ის არის, რომ გრავიტაციული ურთიერთქმედება იმდენად სუსტია, რომ არცერთ ექსპერიმენტულ ინსტალაციას არ შეუძლია გამოავლინოს გრავიტაციული ტალღების გამოსხივება ჩვეულებრივი „ემიტერებიდან“.

მძლავრი ტალღის „გადასაგდებად“ საჭიროა ძალიან ძლიერად დაამახინჯოთ სივრცე-დრო. იდეალური ვარიანტია ორი შავი ხვრელი, რომლებიც ერთმანეთის ირგვლივ ბრუნავს მჭიდრო ცეკვაში, მათი გრავიტაციული რადიუსის რიგის მანძილზე (ნახ. 2). მეტრიკის დამახინჯება იმდენად ძლიერი იქნება, რომ ამ წყვილის ენერგიის შესამჩნევი ნაწილი გრავიტაციულ ტალღებად გადაიქცევა. ენერგიის დაკარგვით, წყვილი ერთმანეთს უახლოვდება, უფრო და უფრო სწრაფად ტრიალებს, უფრო და უფრო ამახინჯებს მეტრს და წარმოქმნის კიდევ უფრო ძლიერ გრავიტაციულ ტალღებს, სანამ საბოლოოდ არ მოხდება ამ წყვილის მთელი გრავიტაციული ველის რადიკალური რესტრუქტურიზაცია და ორი შავი ხვრელი გაერთიანდება. ერთი.

შავი ხვრელების ასეთი შერწყმა არის უზარმაზარი ძალის აფეთქება, მაგრამ მხოლოდ მთელი ეს გამოსხივებული ენერგია გადადის არა სინათლეში, არა ნაწილაკებში, არამედ სივრცის ვიბრაციაში. გამოსხივებული ენერგია შეადგენს შავი ხვრელების საწყისი მასის შესამჩნევ ნაწილს და ეს გამოსხივება წამის ფრაქციაში ამოიფრქვევა. მსგავსი რყევები წარმოქმნის ნეიტრონული ვარსკვლავების შერწყმას. ენერგიის ოდნავ სუსტი გრავიტაციული ტალღის გამოყოფა ასევე თან ახლავს სხვა პროცესებს, როგორიცაა სუპერნოვას ბირთვის კოლაფსი.

გრავიტაციულ ტალღას ორი კომპაქტური ობიექტის შერწყმა აქვს ძალიან სპეციფიკური, კარგად გამოთვლილი პროფილი, რომელიც ნაჩვენებია ნახ. 3. რხევის პერიოდი მოცემულია ორი ობიექტის ორბიტალური მოძრაობით ერთმანეთის გარშემო. გრავიტაციული ტალღები ატარებენ ენერგიას; შედეგად, ობიექტები ერთმანეთს უახლოვდებიან და უფრო სწრაფად ტრიალებენ - და ეს ჩანს როგორც რხევების აჩქარებაში, ასევე ამპლიტუდის მატებაში. რაღაც მომენტში ხდება შერწყმა, ბოლო ძლიერი ტალღა გამოიდევნება და შემდეგ მოჰყვება მაღალი სიხშირის "შემდეგ რგოლი" ( ringdown) არის წარმოქმნილი შავი ხვრელის ჟიტერი, რომელიც „აყრის“ ყველა არასფერულ დამახინჯებას (ეს ეტაპი სურათზე არ არის ნაჩვენები). ამ დამახასიათებელი პროფილის ცოდნა ფიზიკოსებს ეხმარება მოძებნონ სუსტი სიგნალი ასეთი შერწყმის შედეგად მაღალი ხმაურიანი დეტექტორის მონაცემებში.

სივრცე-დროის მეტრიკის რხევები - გრავიტაციული ტალღის ექო გრანდიოზული აფეთქების - გაიფანტება მთელ სამყაროში წყაროდან ყველა მიმართულებით. მათი ამპლიტუდა მცირდება მანძილით, ისევე როგორც წერტილის წყაროს სიკაშკაშე მისგან დაშორებით. როდესაც შორეული გალაქტიკიდან აფეთქება დედამიწას დაეცემა, მეტრიკის რყევები იქნება 10 −22-ის ბრძანებით ან კიდევ უფრო ნაკლები. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, მანძილი ფიზიკურად დაუკავშირებელ ობიექტებს შორის პერიოდულად გაიზრდება და შემცირდება ასეთი ფარდობითი მნიშვნელობით.

ამ რიცხვის სიდიდის რიგის მიღება მარტივია სკალირების მოსაზრებებიდან (იხ. სტატია ვ.მ. ლიპუნოვი). ნეიტრონული ვარსკვლავების ან ვარსკვლავური მასების შავი ხვრელების შერწყმის დროს, მათ გვერდით მეტრიკის დამახინჯება ძალიან დიდია - 0,1-ის რიგითად, რის გამოც ეს არის ძლიერი გრავიტაცია. ასეთი მძიმე დამახინჯება გავლენას ახდენს ამ ობიექტების ზომის რიგის რეგიონზე, ანუ რამდენიმე კილომეტრზე. წყაროდან მოშორებისას რხევის ამპლიტუდა ეცემა მანძილის უკუპროპორციულად. ეს ნიშნავს, რომ 100 Mpc = 3·10 21 კმ მანძილზე, რხევების ამპლიტუდა დაეცემა სიდიდის 21 რიგით და გახდება დაახლოებით 10 −22.

რა თქმა უნდა, თუ შერწყმა მოხდება ჩვენს საშინაო გალაქტიკაში, სივრცე-დროის კანკალი, რომელმაც დედამიწამდე მიაღწია, გაცილებით ძლიერი იქნება. მაგრამ ასეთი მოვლენები რამდენიმე ათას წელიწადში ერთხელ ხდება. მაშასადამე, ნამდვილად უნდა დაითვალოთ მხოლოდ ისეთ დეტექტორზე, რომელიც შეძლებს ნეიტრონული ვარსკვლავების ან შავი ხვრელების შერწყმას ათეულიდან ასობით მეგაპარსეკამდე დაშორებით, რაც ნიშნავს, რომ იგი მოიცავს ათასობით და მილიონ გალაქტიკას.

აქვე უნდა დავამატოთ, რომ გრავიტაციული ტალღების არსებობის ირიბი მითითება უკვე აღმოაჩინეს და ამისთვის 1993 წლის ნობელის პრემიაც კი მიენიჭა ფიზიკაში. პულსარის ხანგრძლივმა დაკვირვებებმა ორობით სისტემაში PSR B1913+16 აჩვენა, რომ ორბიტალური პერიოდი მცირდება ზუსტად ფარდობითობის ზოგადი თეორიის მიერ პროგნოზირებული სიჩქარით, გრავიტაციული გამოსხივების ენერგიის დანაკარგის გათვალისწინებით. ამ მიზეზით, პრაქტიკულად არცერთ მეცნიერს არ ეპარება ეჭვი გრავიტაციული ტალღების რეალობაში; ერთადერთი საკითხია, როგორ დაიჭიროთ ისინი.

ძიების ისტორია

გრავიტაციული ტალღების ძიება დაახლოებით ნახევარი საუკუნის წინ დაიწყო - და თითქმის მაშინვე სენსაციად გადაიქცა. მერილენდის უნივერსიტეტის ჯოზეფ ვებერმა დააპროექტა პირველი რეზონანსული დეტექტორი: მყარი ორმეტრიანი ალუმინის ცილინდრი გვერდებზე მგრძნობიარე პიეზო სენსორებით და ვიბრაციის კარგი იზოლაციით გარე ვიბრაციებისგან (ნახ. 4). გრავიტაციული ტალღის გავლისას ცილინდრი დროში რეზონირებს სივრცე-დროის დამახინჯებით, რაც სენსორებმა უნდა დაარეგისტრირონ. ვებერმა ააგო რამდენიმე ასეთი დეტექტორი და 1969 წელს, ერთ-ერთი სესიის დროს მათი წაკითხვის გაანალიზების შემდეგ, მან ღია ტექსტით განაცხადა, რომ მან დაარეგისტრირა „გრავიტაციული ტალღების ხმა“ ერთდროულად რამდენიმე დეტექტორში, ერთმანეთისგან ორი კილომეტრის დაშორებით ( J. Weber, 1969 გრავიტაციული გამოსხივების აღმოჩენის მტკიცებულება). მისი მტკიცებით, რხევის ამპლიტუდა წარმოუდგენლად დიდი აღმოჩნდა, 10 −16 ბრძანებით, ანუ მილიონჯერ აღემატება ჩვეულებრივ მოსალოდნელ მნიშვნელობას. ვებერის გზავნილს სამეცნიერო საზოგადოება დიდი სკეპტიციზმით შეხვდა; გარდა ამისა, მსგავსი დეტექტორებით შეიარაღებული სხვა ექსპერიმენტული ჯგუფები მომავალში ასეთ სიგნალს ვერ დაიჭერენ.

თუმცა, ვებერის ძალისხმევამ დაიწყო კვლევის მთელი ეს სფერო და დაიწყო ტალღებზე ნადირობა. 1970-იანი წლებიდან, ვლადიმერ ბრაგინსკისა და მისი კოლეგების ძალისხმევით მოსკოვის სახელმწიფო უნივერსიტეტიდან, სსრკ ასევე შევიდა ამ რბოლაში (იხ. გრავიტაციული ტალღის სიგნალების არარსებობა). იმ დროების შესახებ საინტერესო ამბავია თხზულებაში, თუ გოგონა ორმოში ვარდება .... ბრაგინსკი, სხვათა შორის, კვანტური ოპტიკური გაზომვების მთელი თეორიის ერთ-ერთი კლასიკაა; მან პირველად მოიფიქრა სტანდარტული კვანტური გაზომვის ლიმიტის კონცეფცია - ძირითადი შეზღუდვა ოპტიკურ გაზომვებში - და აჩვენა, თუ როგორ შეიძლება მათი დაძლევა პრინციპში. გაუმჯობესდა ვებერის რეზონანსული წრე და ინსტალაციის ღრმა გაგრილების წყალობით, ხმაური მკვეთრად შემცირდა (იხილეთ ამ პროექტების სია და ისტორია). თუმცა, ასეთი მეტალის დეტექტორების სიზუსტე ჯერ კიდევ არასაკმარისი იყო მოსალოდნელი მოვლენების საიმედო გამოვლენისთვის და გარდა ამისა, ისინი მორგებულია მხოლოდ ძალიან ვიწრო სიხშირის დიაპაზონში კილოჰერცის გარშემო.

ბევრად უფრო პერსპექტიული ჩანდა დეტექტორები, რომლებიც იყენებენ არა ერთ რეზონანსულ ობიექტს, არამედ აკონტროლებენ მანძილს ორ ურთიერთდაკავშირებულ, დამოუკიდებლად შეჩერებულ სხეულს შორის, მაგალითად, ორ სარკეს შორის. გრავიტაციული ტალღით გამოწვეული სივრცის რყევის გამო სარკეებს შორის მანძილი იქნება ან ცოტა მეტი ან ცოტა ნაკლები. ამ შემთხვევაში, რაც უფრო გრძელია მკლავის სიგრძე, მით უფრო დიდი იქნება აბსოლუტური გადაადგილება მოცემული ამპლიტუდის გრავიტაციული ტალღით. ეს ვიბრაციები იგრძნობა სარკეებს შორის გამავალი ლაზერის სხივით. ასეთ სქემას შეუძლია აღმოაჩინოს რხევები ფართო სიხშირის დიაპაზონში, 10 ჰერციდან 10 კილოჰერცამდე და ეს არის ზუსტად ის ინტერვალი, რომელშიც ასხივებენ ნეიტრონული ვარსკვლავების ან ვარსკვლავური მასის შავი ხვრელების შერწყმას.

მაიკლსონის ინტერფერომეტრზე დაფუძნებული ამ იდეის თანამედროვე განხორციელება შემდეგია (ნახ. 5). სარკეები შეკიდულია ორ გრძელ, რამდენიმე კილომეტრის სიგრძის, ერთმანეთზე პერპენდიკულარულ ვაკუუმ კამერაში. ინსტალაციის შესასვლელთან ლაზერის სხივი იყოფა, გადის ორივე კამერაში, აირეკლება სარკეებიდან, ბრუნდება უკან და აერთიანებს გამჭვირვალე სარკეში. ოპტიკური სისტემის ხარისხის ფაქტორი უკიდურესად მაღალია, ამიტომ ლაზერის სხივი არა მხოლოდ ერთხელ გადის წინ და უკან, არამედ ამ ოპტიკურ რეზონატორში დიდხანს რჩება. „მშვიდ“ მდგომარეობაში სიგრძეები ისეა არჩეული, რომ ორმა სხივმა, რეკომბინაციის შემდეგ, ჩააქროს ერთმანეთი სენსორის მიმართულებით, შემდეგ კი ფოტოდეტექტორი სრულ ჩრდილშია. მაგრამ როგორც კი სარკეები გადაადგილდებიან მიკროსკოპული მანძილით გრავიტაციული ტალღების გავლენის ქვეშ, ორი სხივის კომპენსაცია ხდება არასრული და ფოტოდეტექტორი იჭერს სინათლეს. და რაც უფრო ძლიერია მიკერძოება, მით უფრო კაშკაშა შუქს დაინახავს ფოტოსენსორი.

სიტყვები „მიკროსკოპული გადაადგილება“ ახლოსაც კი არ არის ეფექტის სრული დახვეწილობის გადმოცემასთან. სარკეების გადაადგილება სინათლის ტალღის სიგრძით, ანუ მიკრონები, ადვილი შესამჩნევია თუნდაც ყოველგვარი ხრიკების გარეშე. მაგრამ მხრის სიგრძით 4 კმ, ეს შეესაბამება სივრცე-დროის რხევებს 10 −10 ამპლიტუდით. ასევე არ არის პრობლემა სარკეების გადაადგილების შემჩნევა ატომის დიამეტრით - საკმარისია ლაზერის სხივის გაშვება, რომელიც ათასჯერ გაიქცევა წინ და უკან და მიიღებს სასურველ ფაზას. მაგრამ ესეც კი იძლევა 10 −14 სიძლიერეს. და ჩვენ უნდა ჩამოვიდეთ გადაადგილების მასშტაბით მილიონობით ჯერ, ანუ ვისწავლოთ როგორ დავარეგისტრიროთ სარკის ცვლა არა ერთი ატომით, არამედ ატომის ბირთვის მეათასედებით!

ამ მართლაც საოცარი ტექნოლოგიისკენ მიმავალ გზაზე ფიზიკოსებს ბევრი სირთულის გადალახვა მოუწიათ. ზოგიერთი მათგანი წმინდა მექანიკურია: თქვენ უნდა დაკიდოთ მასიური სარკეები საკიდზე, რომელიც კიდია სხვა საკიდზე, ეს ერთი მესამე საკიდზე და ასე შემდეგ - და ეს ყველაფერი იმისათვის, რომ მაქსიმალურად მოიცილოთ ზედმეტი ვიბრაცია. სხვა პრობლემები ასევე ინსტრუმენტული, მაგრამ ოპტიკურია. მაგალითად, რაც უფრო ძლიერია სხივი, რომელიც ცირკულირებს ოპტიკურ სისტემაში, მით უფრო სუსტია სარკეების გადაადგილების აღმოჩენა ფოტოსენსორის მიერ. მაგრამ ძალიან ძლიერი სხივი არათანაბრად ათბობს ოპტიკურ ელემენტებს, რაც უარყოფითად იმოქმედებს თავად სხივის თვისებებზე. ეს ეფექტი როგორმე უნდა იყოს კომპენსირებული და ამისათვის 2000-იან წლებში დაიწყო ამ კუთხით მთელი კვლევითი პროგრამა (ამ კვლევის შესახებ სიუჟეტი იხილეთ სიახლეებში. "ელემენტები", 06/27/2006). და ბოლოს, არსებობს წმინდა ფუნდამენტური ფიზიკური შეზღუდვები, რომლებიც დაკავშირებულია ფოტონების კვანტურ ქცევასთან რეზონატორში და გაურკვევლობის პრინციპთან. ისინი ზღუდავენ სენსორის მგრძნობელობას იმ სიდიდემდე, რომელსაც ეწოდება სტანდარტული კვანტური ლიმიტი. თუმცა, ფიზიკოსებმა უკვე ისწავლეს, თუ როგორ უნდა გადალახონ იგი ლაზერული სინათლის ეშმაკურად მომზადებული კვანტური მდგომარეობის დახმარებით (J. Aasi et al., 2013. გაძლიერებული მგრძნობელობა LIGO გრავიტაციული ტალღის დეტექტორის გამოყენებით სინათლის შეკუმშული მდგომარეობის გამოყენებით).

არსებობს გრავიტაციული ტალღების რბოლაში მონაწილე ქვეყნების სია; რუსეთს აქვს საკუთარი ინსტალაცია ბაქსანის ობსერვატორიაში და, სხვათა შორის, ეს აღწერილია დიმიტრი ზავილგელსკის დოკუმენტურ პოპულარულ სამეცნიერო ფილმში. "ტალღების და ნაწილაკების მოლოდინში". ამ რასის ლიდერები ახლა ორი ლაბორატორიაა - ამერიკული პროექტი LIGO და იტალიური Virgo დეტექტორი. LIGO მოიცავს ორ იდენტურ დეტექტორს, რომლებიც განლაგებულია ჰენფორდში (ვაშინგტონი) და ლივინგსტონში (ლუიზიანა) და ერთმანეთისგან დაშორებულია 3000 კმ-ით. ორი დაყენება მნიშვნელოვანია ორი მიზეზის გამო. პირველ რიგში, სიგნალი ჩაითვლება რეგისტრირებულად მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ მას ორივე დეტექტორი ერთდროულად ხედავს. და მეორეც, ორ ინსტალაციაზე გრავიტაციული ტალღის აფეთქების ჩასვლის სხვაობით - და მას შეუძლია მიაღწიოს 10 მილიწამს - დაახლოებით შეიძლება განისაზღვროს ცის რომელი ნაწილიდან მოვიდა ეს სიგნალი. მართალია, ორი დეტექტორით შეცდომა ძალიან დიდი იქნება, მაგრამ როდესაც ქალწული ამოქმედდება, სიზუსტე საგრძნობლად გაიზრდება.

მკაცრად რომ ვთქვათ, გრავიტაციული ტალღების ინტერფერომეტრიული გამოვლენის იდეა პირველად შემოგვთავაზეს საბჭოთა ფიზიკოსებმა M.E.Gertsenshtein-მა და V.I.Pustovoit-მა ჯერ კიდევ 1962 წელს. მაშინ ლაზერი ახლახან გამოიგონეს და ვებერმა დაიწყო თავისი რეზონანსული დეტექტორების შექმნა. თუმცა, ეს სტატია დასავლეთში არ შეუმჩნევიათ და, სიმართლე გითხრათ, არ იქონია გავლენა რეალური პროექტების განვითარებაზე (იხილეთ ისტორიული მიმოხილვა გრავიტაციული ტალღების გამოვლენის ფიზიკა: რეზონანსული და ინტერფერომეტრიული დეტექტორები).

LIGO გრავიტაციული ობსერვატორიის შექმნა მასაჩუსეტსის ტექნოლოგიური ინსტიტუტის (MIT) და კალიფორნიის ტექნოლოგიური ინსტიტუტის (Caltech) სამი მეცნიერის ინიციატივა იყო. ესენი არიან რაინერ ვაისი, რომელმაც განახორციელა ინტერფერომეტრიული გრავიტაციული ტალღის დეტექტორის იდეა, რონალდ დრევერი, რომელმაც მიაღწია ლაზერული სინათლის სტაბილურობას, რომელიც საკმარისია რეგისტრაციისთვის და კიპ თორნი, პროექტის თეორეტიკოსი-ინსპირატორი, რომელიც ახლა ფართო საზოგადოებისთვის ცნობილია. როგორც სამეცნიერო კონსულტანტი ფილმი Interstellar. LIGO-ს ადრეული ისტორია შეიძლება წაიკითხოთ რაინერ ვაისთან ბოლო ინტერვიუში და ჯონ პრესკილის მოგონებებში.

გრავიტაციული ტალღების ინტერფერომეტრიული გამოვლენის პროექტთან დაკავშირებული აქტივობა 1970-იანი წლების ბოლოს დაიწყო და თავდაპირველად ამ წამოწყების რეალობაში ასევე ბევრს ეჭვი ეპარებოდა. თუმცა, რამდენიმე პროტოტიპის დემონსტრირების შემდეგ, მიმდინარე LIGO პროექტი დაიწერა და დამტკიცდა. იგი აშენდა მე-20 საუკუნის მთელი ბოლო ათწლეულის განმავლობაში.

მიუხედავად იმისა, რომ შეერთებულმა შტატებმა პირველადი ბიძგი მისცა პროექტს, LIGO ობსერვატორია მართლაც საერთაშორისო პროექტია. მასში ინვესტიცია 15-მა ქვეყანამ განახორციელა, ფინანსურად და ინტელექტუალურად და ათასზე მეტი ადამიანი მონაწილეობს კოლაბორაციაში. პროექტის განხორციელებაში მნიშვნელოვანი როლი ითამაშეს საბჭოთა და რუსმა ფიზიკოსებმა. LIGO პროექტის განხორციელებაში თავიდანვე აქტიურ მონაწილეობას იღებდა ვლადიმერ ბრაგინსკის უკვე ხსენებული ჯგუფი მოსკოვის სახელმწიფო უნივერსიტეტიდან, მოგვიანებით კი თანამშრომლობას შეუერთდა ნიჟნი ნოვგოროდის გამოყენებითი ფიზიკის ინსტიტუტი.

LIGO ობსერვატორია 2002 წელს ამოქმედდა და 2010 წლამდე ის მასპინძლობდა ექვს სამეცნიერო დაკვირვების სესიას. გრავიტაციული ტალღების აფეთქებები საიმედოდ არ იქნა გამოვლენილი და ფიზიკოსებს მხოლოდ ზედა საზღვრების დადგენა შეეძლოთ ასეთი მოვლენების სიხშირეზე. თუმცა, ეს მათ დიდად არ გაუკვირდა: შეფასებებმა აჩვენა, რომ სამყაროს იმ ნაწილში, რომელსაც დეტექტორი "უსმენდა" იმ დროს, საკმარისად ძლიერი კატაკლიზმის ალბათობა მცირე იყო: დაახლოებით რამდენიმე ათწლეულში ერთხელ.

დასრულების ხაზი

2010 წლიდან 2015 წლამდე LIGO-სა და Virgo-ს თანამშრომლობამ რადიკალურად მოახდინა აღჭურვილობის მოდერნიზება (თუმცა Virgo ჯერ კიდევ მზადების პროცესშია). ახლა კი ნანატრი გოლი პირდაპირ მხედველობაში იყო. LIGO - უფრო სწორად, aLIGO ( გაფართოებული LIGO) - ახლა მზად იყო დაეჭირა ნეიტრონული ვარსკვლავების მიერ წარმოქმნილი აფეთქებები 60 მეგაპარსეკზე და შავი ხვრელები - ასობით მეგაპარსეკი. სამყაროს მოცულობა, რომელიც ღიაა გრავიტაციული ტალღების მოსასმენად, ათჯერ გაიზარდა წინა სესიებთან შედარებით.

რა თქმა უნდა, შეუძლებელია იმის პროგნოზირება, როდის და სად მოხდება შემდეგი გრავიტაციულ-ტალღური „აფეთქება“. მაგრამ განახლებული დეტექტორების სენსიტიურობამ შესაძლებელი გახადა რამდენიმე ნეიტრონული ვარსკვლავის შერწყმა წელიწადში, ასე რომ, პირველი აფეთქება შეიძლება მოსალოდნელი იყოს უკვე პირველი ოთხთვიანი დაკვირვების სესიაზე. თუ ვსაუბრობთ aLIGO-ს მთელ პროექტზე, რომელიც რამდენიმე წელი გაგრძელდა, მაშინ განაჩენი ძალიან მკაფიო იყო: ან აფეთქებები ერთმანეთის მიყოლებით დაეცემა, ან ზოგადი ფარდობითობის რაღაც პრინციპში არ მუშაობს. ორივე დიდი აღმოჩენა იქნება.

2015 წლის 18 სექტემბრიდან 2016 წლის 12 იანვრამდე გაიმართა aLIGO-ს პირველი დაკვირვება. მთელი ამ ხნის განმავლობაში ინტერნეტში ვრცელდებოდა ჭორები გრავიტაციული ტალღების რეგისტრაციის შესახებ, მაგრამ თანამშრომლობა ჩუმად რჩებოდა: ”ჩვენ ვაგროვებთ და ვაანალიზებთ მონაცემებს და ჯერ არ ვართ მზად შედეგების შესახებ. დამატებითი ინტრიგა შეიქმნა იმით, რომ ანალიზის პროცესში თავად კოლაბორაციის წევრები ვერ იქნებიან ბოლომდე დარწმუნებული, რომ ხედავენ რეალურ გრავიტაციულ ტალღას. ფაქტია, რომ LIGO-ში კომპიუტერზე წარმოქმნილი აფეთქება ზოგჯერ ხელოვნურად შედის რეალური მონაცემების ნაკადში. მას ჰქვია "ბრმა ინექცია", ბრმა ინექცია და მთელი ჯგუფიდან მხოლოდ სამ ადამიანს (!) აქვს წვდომა სისტემაზე, რომელიც ახორციელებს მას დროის თვითნებურ მომენტში. გუნდმა უნდა თვალყური ადევნოს ამ ზრდას, გააანალიზოს იგი პასუხისმგებლობით და მხოლოდ ანალიზის ბოლო ეტაპებზე "იხსნება ბარათები" და თანამშრომლობის წევრები გაარკვევენ, იყო ეს რეალური მოვლენა თუ სიფხიზლის ტესტი. სხვათა შორის, 2010 წელს, ერთ-ერთ ასეთ შემთხვევაში, სტატიის დაწერამდეც მივიდა საქმე, მაგრამ მაშინ აღმოჩენილი სიგნალი მხოლოდ „ბრმა ჩაყრა“ აღმოჩნდა.

ლირიკული დიგრესია

იმისთვის, რომ კიდევ ერთხელ ვიგრძნო ამ მომენტის საზეიმო ვითარება, მე ვთავაზობ ამ ამბავს მეორე მხრიდან, მეცნიერების შიგნიდან შევხედოთ. როდესაც რთული, აუღებელი მეცნიერული ამოცანა რამდენიმე წელიწადს არ ექვემდებარება, ეს ნორმალური სამუშაო მომენტია. როცა ერთ თაობაზე მეტს არ თმობს, სულ სხვანაირად აღიქმება.

როგორც სკოლის მოსწავლე, კითხულობ პოპულარულ სამეცნიერო წიგნებს და სწავლობ ამ ძნელად ამოსახსნელად, მაგრამ საშინლად საინტერესო სამეცნიერო გამოცანის შესახებ. როგორც სტუდენტი, სწავლობ ფიზიკას, აკეთებ პრეზენტაციებს და ხანდახან, სათანადოდ თუ არა, გარშემომყოფები გახსენებენ მის არსებობას. შემდეგ თქვენ თვითონ აკეთებთ მეცნიერებას, მუშაობთ ფიზიკის სხვა სფეროში, მაგრამ რეგულარულად გესმით მისი გადაჭრის წარუმატებელი მცდელობების შესახებ. რა თქმა უნდა, გესმით, რომ სადღაც აქტიური მუშაობა მიმდინარეობს მის მოსაგვარებლად, მაგრამ საბოლოო შედეგი თქვენთვის, როგორც აუტსაიდერისთვის, უცვლელი რჩება. პრობლემა აღიქმება როგორც სტატიკური ფონი, როგორც დეკორაცია, როგორც ფიზიკის ელემენტი, რომელიც მარადიულია და თითქმის უცვლელია თქვენი სამეცნიერო ცხოვრების მასშტაბებში. როგორც ამოცანა, რომელიც ყოველთვის იყო და იქნება.

შემდეგ კი - მოგვარებულია. და მოულოდნელად, რამდენიმე დღის მასშტაბით, გრძნობ, რომ სამყაროს ფიზიკური სურათი შეიცვალა და რომ ახლა ის სხვა ტერმინებით უნდა ჩამოყალიბდეს და სხვა კითხვები დაისვას.

ადამიანებისთვის, რომლებიც უშუალოდ მუშაობენ გრავიტაციული ტალღების ძიებაზე, ეს ამოცანა, რა თქმა უნდა, უცვლელი არ დარჩენილა. ისინი ხედავენ მიზანს, იციან რისი მიღწევაა საჭირო. რა თქმა უნდა, ისინი იმედოვნებენ, რომ ბუნებაც მათ შუა გზაზე შეხვდება და მძლავრ აფეთქებას რომელიმე ახლომდებარე გალაქტიკაში ჩააგდებს, მაგრამ ამავდროულად მათ ესმით, რომ თუნდაც ბუნება არც ისე ხელსაყრელი იყოს, ის ვეღარ დაიმალება მეცნიერებს. ერთადერთი საკითხია, როდის შეძლებენ ისინი თავიანთ ტექნიკურ მიზნებს. ამ განცდის შესახებ ამბავი ადამიანისგან, რომელიც რამდენიმე ათეული წელია გრავიტაციულ ტალღებს ეძებს, უკვე ნახსენებ ფილმში მოისმენთ. "ტალღების და ნაწილაკების მოლოდინში".

გახსნა

ნახ. 7 აჩვენებს მთავარ შედეგს: ორივე დეტექტორის მიერ ჩაწერილი სიგნალის პროფილი. ჩანს, რომ ხმაურის ფონზე ჯერ სუსტად ჩნდება სასურველი ფორმის რხევა, შემდეგ კი ამპლიტუდა და სიხშირე იზრდება. რიცხვითი სიმულაციების შედეგებთან შედარებამ შესაძლებელი გახადა იმის გარკვევა, თუ რომელი ობიექტების შერწყმა დავაფიქსირეთ: ეს იყო შავი ხვრელები დაახლოებით 36 და 29 მზის მასის მასით, რომლებიც გაერთიანდნენ ერთ შავ ხვრელში 62 მზის მასის მასით (შეცდომა ყველა ამ რიცხვიდან, რომელიც შეესაბამება 90 პროცენტიანი ნდობის ინტერვალს, არის 4 მზის მასა). ავტორები აღნიშნავენ, რომ წარმოქმნილი შავი ხვრელი არის ყველაზე მძიმე ვარსკვლავური მასის შავი ხვრელი, რაც კი ოდესმე დაფიქსირებულა. განსხვავება ორი ორიგინალური ობიექტის მთლიან მასასა და საბოლოო შავ ხვრელს შორის არის 3±0,5 მზის მასა. ეს გრავიტაციული მასის დეფექტი მთლიანად გარდაიქმნა გამოსხივებული გრავიტაციული ტალღების ენერგიად დაახლოებით 20 მილიწამში. გამოთვლებმა აჩვენა, რომ პიკური გრავიტაციული ტალღის სიმძლავრე აღწევდა 3,6·10 56 ერგ/წმ-ს, ანუ მასის მიხედვით, დაახლოებით 200 მზის მასას წამში.

აღმოჩენილი სიგნალის სტატისტიკური მნიშვნელობა არის 5.1σ. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, თუ ვივარაუდებთ, რომ ეს სტატისტიკური რყევები ერთმანეთს ემთხვეოდა და ასეთი ტალღის წარმოქმნა სრულიად შემთხვევით წარმოქმნა, ასეთ მოვლენას 200 ათასი წელი მოუწევს ლოდინი. ეს საშუალებას გვაძლევს დარწმუნებით განვაცხადოთ, რომ აღმოჩენილი სიგნალი არ არის რყევა.

დროის შეფერხება ორ დეტექტორს შორის იყო დაახლოებით 7 მილიწამი. ამან შესაძლებელი გახადა სიგნალის მოხვედრის მიმართულების შეფასება (ნახ. 9). ვინაიდან მხოლოდ ორი დეტექტორია, ლოკალიზაცია ძალიან სავარაუდო აღმოჩნდა: ციური სფეროს ფართობი, რომელიც შესაფერისია პარამეტრების თვალსაზრისით, არის 600 კვადრატული გრადუსი.

LIGO-ს თანამშრომლობა არ შემოიფარგლა მხოლოდ გრავიტაციული ტალღების რეგისტრაციის ფაქტის დაფიქსირებით, არამედ ჩაატარა პირველი ანალიზი იმისა, თუ რა გავლენას ახდენს ეს დაკვირვება ასტროფიზიკაზე. ჟურნალში იმავე დღეს გამოქვეყნებულ სტატიაში ორობითი შავი ხვრელის შერწყმის ასტროფიზიკური შედეგები GW150914. ასტროფიზიკური ჟურნალი წერილებიავტორებმა შეაფასეს ასეთი შავი ხვრელის შერწყმის სიხშირე. გამოვიდა მინიმუმ ერთი შერწყმა კუბურ გიგაპარსეკში წელიწადში, რაც ემთხვევა ამ მხრივ ყველაზე ოპტიმისტური მოდელების პროგნოზებს.

რას ეხება გრავიტაციული ტალღები?

ათწლეულების ძიების შემდეგ ახალი ფენომენის აღმოჩენა არ არის დასასრული, არამედ მხოლოდ ფიზიკის ახალი ფილიალის დასაწყისი. რა თქმა უნდა, შავი ორის შერწყმის შედეგად გრავიტაციული ტალღების რეგისტრაცია თავისთავად მნიშვნელოვანია. ეს არის პირდაპირი მტკიცებულება შავი ხვრელების არსებობისა და ორობითი შავი ხვრელების არსებობისა და გრავიტაციული ტალღების რეალობისა და, ზოგადად, გრავიტაციისადმი გეომეტრიული მიდგომის სისწორის მტკიცებულება, რომელსაც ზოგადი ფარდობითობა ეფუძნება. . მაგრამ ფიზიკოსებისთვის არანაკლებ ღირებულია, რომ გრავიტაციული ტალღების ასტრონომია ხდება ახალი კვლევის ინსტრუმენტი, რაც შესაძლებელს ხდის შეისწავლოს ის, რაც ადრე მიუწვდომელი იყო.

პირველი, ეს არის სამყაროს დათვალიერებისა და კოსმოსური კატაკლიზმების შესწავლის ახალი გზა. გრავიტაციული ტალღებისთვის არანაირი დაბრკოლება არ არსებობს, ისინი უპრობლემოდ გადიან სამყაროში არსებულ ყველაფერს. ისინი თვითკმარია: მათი პროფილი შეიცავს ინფორმაციას მათი წარმოშობის პროცესის შესახებ. და ბოლოს, თუ ერთი გრანდიოზული აფეთქება იწვევს როგორც ოპტიკურ, ასევე ნეიტრინოს და გრავიტაციულ აფეთქებას, მაშინ შეგიძლიათ სცადოთ ყველა მათგანის დაჭერა, ერთმანეთთან შედარება და იქ მომხდარის ადრე მიუწვდომელი დეტალების დალაგება. ერთი მოვლენის ასეთი განსხვავებული სიგნალების დაჭერა და შედარება არის ყოვლისმომცველი ასტრონომიის მთავარი მიზანი.

როდესაც გრავიტაციული ტალღების დეტექტორები კიდევ უფრო მგრძნობიარე გახდებიან, ისინი შეძლებენ სივრც-დროის ჟიტირის აღმოჩენას არა შერწყმის მომენტში, არამედ რამდენიმე წამით ადრე. ისინი ავტომატურად გაუგზავნიან თავიანთ გამაფრთხილებელ სიგნალს სადამკვირვებლო სადგურების საერთო ქსელში, ხოლო ასტროფიზიკურ თანამგზავრ-ტელესკოპებს, რომლებმაც გამოთვალეს შემოთავაზებული შერწყმის კოორდინატები, ექნებათ დრო, რომ ამ წამებში შეტრიალდნენ სწორი მიმართულებით და დაიწყებენ ცის სროლას დაწყებამდე. ოპტიკური აფეთქების.

მეორეც, გრავიტაციული ტალღის აფეთქება საშუალებას მოგცემთ გაიგოთ ახალი რამ ნეიტრონული ვარსკვლავების შესახებ. ნეიტრონული ვარსკვლავების შერწყმა, ფაქტობრივად, არის უახლესი და ყველაზე ექსტრემალური ნეიტრონული ვარსკვლავის ექსპერიმენტი, რომელიც ბუნებას შეუძლია ჩვენთვის ჩაატაროს და ჩვენ, როგორც მაყურებელს, მხოლოდ შედეგების დაკვირვება მოგვიწევს. ასეთი შერწყმის დაკვირვების შედეგები შეიძლება იყოს მრავალფეროვანი (ნახ. 10) და მათი სტატისტიკის შეგროვებით ჩვენ შევძლებთ უკეთ გავიგოთ ნეიტრონული ვარსკვლავების ქცევა ასეთ ეგზოტიკურ პირობებში. ამ მიმართულებით არსებული მდგომარეობის მიმოხილვა შეგიძლიათ იხილოთ S. Rosswog-ის ბოლო პუბლიკაციაში, 2015. კომპაქტური ბინარული შერწყმის მრავალ მესინჯერული სურათი.

მესამე, სუპერნოვადან მომდინარე აფეთქების რეგისტრაცია და მისი შედარება ოპტიკურ დაკვირვებებთან საბოლოოდ შესაძლებელს გახდის დეტალების დალაგებას, თუ რა ხდება შიგნით, კოლაფსის დასაწყისშივე. ახლა ფიზიკოსებს ჯერ კიდევ უჭირთ ამ პროცესის რიცხვითი სიმულაცია.

მეოთხე, გრავიტაციის თეორიაში ჩართულ ფიზიკოსებს აქვთ ნანატრი „ლაბორატორია“ ძლიერი გრავიტაციის ეფექტის შესასწავლად. ჯერჯერობით, ფარდობითობის ფარდობითობის ყველა ეფექტი, რომლის უშუალო დაკვირვებაც ჩვენ შევძელით, დაკავშირებული იყო გრავიტაციასთან სუსტ ველებში. იმის შესახებ, თუ რა ხდება ძლიერი გრავიტაციის პირობებში, როდესაც სივრცე-დროის დამახინჯება იწყებს ძლიერ ურთიერთქმედებას საკუთარ თავთან, ჩვენ შეგვიძლია გამოვიცნოთ მხოლოდ არაპირდაპირი გამოვლინებებით, კოსმოსური კატასტროფების ოპტიკური ექოს მეშვეობით.

მეხუთე, არის ახალი შესაძლებლობა, გამოსცადო გრავიტაციის ეგზოტიკური თეორიები. თანამედროვე ფიზიკაში უკვე ბევრია ასეთი თეორია, იხილეთ, მაგალითად, მათზე მიძღვნილი თავი A.N. Petrov-ის პოპულარული წიგნიდან "გრავიტაცია". ზოგიერთი ეს თეორია ჰგავს ჩვეულებრივ ფარდობითობის ზოგად თეორიას სუსტი ველების საზღვრებში, მაგრამ შეიძლება ძლიერ განსხვავდებოდეს მისგან, როდესაც გრავიტაცია ძალიან ძლიერი ხდება. სხვები ვარაუდობენ გრავიტაციული ტალღების პოლარიზაციის ახალი ტიპის არსებობას და პროგნოზირებენ სინათლის სიჩქარისგან ოდნავ განსხვავებულ სიჩქარეს. და ბოლოს, არსებობს თეორიები, რომლებიც მოიცავს დამატებით სივრცულ განზომილებებს. რა შეიძლება ითქვას მათზე გრავიტაციული ტალღების საფუძველზე, ღია კითხვაა, მაგრამ ცხადია, რომ გარკვეული ინფორმაციის მიღება აქედან შეიძლება. ჩვენ ასევე გირჩევთ წაიკითხოთ თავად ასტროფიზიკოსების აზრი იმის შესახებ, თუ რა შეიცვლება გრავიტაციული ტალღების აღმოჩენით, პოსტნაუკაზე შერჩევისას.

Მომავლის გეგმები

გრავიტაციული ტალღების ასტრონომიის პერსპექტივები ყველაზე დამაიმედებელია. ახლა დასრულდა aLIGO დეტექტორის მხოლოდ პირველი, უმოკლეს დაკვირვების სესია - და ამ მოკლე დროში უკვე დაფიქსირდა მკაფიო სიგნალი. უფრო ზუსტი იქნება ამის თქმა: პირველი სიგნალი დაიჭირეს ოფიციალურ გაშვებამდეც და თანამშრომლობას ჯერ არ მოუხსენებია ოთხი თვის მუშაობის შესახებ. ვინ იცის, იქნებ უკვე არის რამდენიმე დამატებითი აფეთქება? ასეა თუ ისე, მაგრამ შემდგომ, როგორც დეტექტორების მგრძნობელობა იზრდება და სამყაროს ის ნაწილი, რომელიც ხელმისაწვდომია გრავიტაციული ტალღების დაკვირვებისთვის, ფართოვდება, რეგისტრირებული მოვლენების რაოდენობა ზვავივით გაიზრდება.

LIGO-Virgo ქსელის სესიების მოსალოდნელი გრაფიკი ნაჩვენებია ნახ. 11. მეორე, ექვსთვიანი სესია ამ წლის ბოლოს დაიწყება, მესამე სესიას თითქმის მთელი 2018 წელი დასჭირდება და ყოველ ეტაპზე დეტექტორის მგრძნობელობა გაიზრდება. დაახლოებით 2020 წელს, aLIGO-მ უნდა მიაღწიოს თავის დაგეგმილ მგრძნობელობას, რაც საშუალებას მისცემს დეტექტორს გამოიკვლიოს სამყარო ნეიტრონული ვარსკვლავების შერწყმისთვის, რომლებიც ჩვენგან 200 Mpc-მდეა დაშორებული. შავი ხვრელის შერწყმის კიდევ უფრო ენერგიული მოვლენებისთვის, მგრძნობელობამ შეიძლება მიაღწიოს თითქმის გიგაპარსეკს. ასეა თუ ისე, სამყაროს მოცულობა, რომელიც ხელმისაწვდომია დაკვირვებისთვის, ათჯერ გაიზრდება პირველ სესიასთან შედარებით.

ამ წლის ბოლოს თამაშში შემოვა განახლებული იტალიური ლაბორატორია Virgo. მას აქვს ოდნავ ნაკლები მგრძნობელობა, ვიდრე LIGO, მაგრამ ის ასევე საკმაოდ წესიერია. სამკუთხედის მეთოდის გამო, სივრცეში ერთმანეთისგან დაშორებული დეტექტორების სამეული შესაძლებელს გახდის ციურ სფეროზე წყაროების პოზიციის ბევრად უკეთ აღდგენას. თუ ახლა, ორი დეტექტორით, ლოკალიზაციის არეალი ასობით კვადრატულ გრადუსს მიაღწევს, მაშინ სამი დეტექტორი მას ათეულამდე შეამცირებს. გარდა ამისა, მსგავსი KAGRA გრავიტაციული ტალღის ანტენა ამჟამად შენდება იაპონიაში, რომელიც ფუნქციონირებას ორ-სამ წელიწადში დაიწყებს, ხოლო ინდოეთში, დაახლოებით 2022 წელს, იგეგმება LIGO-India დეტექტორის გაშვება. შედეგად, გრავიტაციული ტალღის დეტექტორების მთელი ქსელი იმუშავებს და რეგულარულად ჩაიწერს სიგნალებს რამდენიმე წელიწადში (ნახ. 13).

და ბოლოს, იგეგმება გრავიტაციული ტალღების ინსტრუმენტების კოსმოსში გატანა, განსაკუთრებით პროექტი eLISA. ორი თვის წინ ორბიტაზე გაუშვა პირველი საცდელი თანამგზავრი, რომლის ამოცანა იქნება ტექნოლოგიების გამოცდა. ის ჯერ კიდევ შორს არის გრავიტაციული ტალღების რეალური გამოვლენისგან. მაგრამ როდესაც თანავარსკვლავედის ეს თანავარსკვლავედი იწყებს მონაცემთა შეგროვებას, ის გახსნის კიდევ ერთ ფანჯარას სამყაროში - დაბალი სიხშირის გრავიტაციული ტალღების მეშვეობით. გრავიტაციული ტალღებისადმი ასეთი ტალღოვანი მიდგომა არის ამ ველის მთავარი მიზანი გრძელვადიან პერსპექტივაში.

პარალელები

გრავიტაციული ტალღების აღმოჩენა მესამე შემთხვევა გახდა ბოლო წლების განმავლობაში, როდესაც ფიზიკოსებმა საბოლოოდ გაარღვიეს ყველა დაბრკოლება და მიაღწიეს ჩვენი სამყაროს სტრუქტურის მანამდე უცნობ სირთულეებს. 2012 წელს აღმოაჩინეს ჰიგსის ბოზონი - ნაწილაკი, რომელიც იწინასწარმეტყველეს თითქმის ნახევარი საუკუნის წინ. 2013 წელს IceCube ნეიტრინო დეტექტორმა დაამტკიცა ასტროფიზიკური ნეიტრინოების რეალობა და დაიწყო „სამყაროს თვალიერება“ სრულიად ახალი, მანამდე მიუწვდომელი გზით - მაღალი ენერგიის ნეიტრინოების მეშვეობით. ახლა კი ბუნება კიდევ ერთხელ დაემორჩილა ადამიანს: გრავიტაციული ტალღის „ფანჯარა“ გაიხსნა სამყაროზე დასაკვირვებლად და, ამავე დროს, ძლიერი გრავიტაციის ზემოქმედება ხელმისაწვდომი გახდა პირდაპირი შესწავლისთვის.

უნდა ვთქვა, არსად იყო ბუნებისგან „ფრიბი“. ჩხრეკა ჩატარდა ძალიან დიდი ხნის განმავლობაში, მაგრამ არ დათმო, რადგან მაშინ, ათწლეულების წინ, აღჭურვილობა არ აღწევდა შედეგს ენერგიის, მასშტაბის ან მგრძნობელობის თვალსაზრისით. სწორედ ტექნოლოგიების სტაბილურმა, მიზანმიმართულმა განვითარებამ მიიყვანა მიზანი, განვითარება, რომელიც არ შეჩერებულა არც ტექნიკური სირთულეებით და არც გასული წლების უარყოფითი შედეგებით.

და სამივე შემთხვევაში, აღმოჩენა თავისთავად არ იყო დასასრული, არამედ, პირიქით, კვლევის ახალი მიმართულების დასაწყისი, გახდა ახალი ინსტრუმენტი ჩვენი სამყაროს გამოსაკვლევად. ჰიგსის ბოზონის თვისებები გაზომვადი გახდა - და ამ მონაცემებში ფიზიკოსები ცდილობენ გაარკვიონ ახალი ფიზიკის ეფექტი. მაღალი ენერგიის ნეიტრინოების გაზრდილი სტატისტიკის წყალობით, ნეიტრინო ასტროფიზიკა პირველ ნაბიჯებს დგამს. ყოველ შემთხვევაში, ახლა იგივეს მოსალოდნელია გრავიტაციული ტალღების ასტრონომია და ოპტიმიზმის ყველა მიზეზი არსებობს.

წყაროები:
1) LIGO სამეცნიერო პოლ. და ქალწული კოლ. გრავიტაციული ტალღების დაკვირვება ორობითი შავი ხვრელის შერწყმიდან // ფიზ. რევ. ლეტ.გამოქვეყნებულია 2016 წლის 11 თებერვალს.
2) Detection Papers - ძირითადი აღმოჩენის ნაშრომის თანმხლები ტექნიკური ნაშრომების სია.
3) ე.ბერტი. თვალსაზრისი: შავი ხვრელების შერწყმის პირველი ხმები // ფიზიკა. 2016. V. 9. N. 17.

მიმოხილვის მასალები:
1) დევიდ ბლერი და სხვ. გრავიტაციული ტალღების ასტრონომია: ამჟამინდელი სტატუსი // arXiv:1602.02872 .
2) Benjamin P. Abbott და LIGO Scientific Collaboration და Virgo Collaboration. გრავიტაციული ტალღების გარდამავალი ტრანზიტების დაკვირვებისა და ლოკალიზაციის პერსპექტივები მოწინავე LIGO-სა და მოწინავე ქალწულთან ერთად // ცოცხალი რევ. ფარდობითობა. 2016. V. 19. N. 1.
3) O. D. Aguiar. რეზონანსული-მასობრივი გრავიტაციული ტალღების დეტექტორების წარსული, აწმყო და მომავალი // რეზ. ასტრონი. ასტროფია. 2011. V. 11. N. 1.
4) გრავიტაციული ტალღების ძიება - მასალების შერჩევა ჟურნალის ვებგვერდზე მეცნიერებაგრავიტაციული ტალღების ძიებაში.
5) მეთიუ პიტკინი, სტიუარტ რეიდი, შეილა როუენი, ჯიმ ჰაფი. გრავიტაციული ტალღების გამოვლენა ინტერფერომეტრიით (მიწა და სივრცე) // arXiv:1102.3355 .
6) V. B. Braginsky. გრავიტაციულ-ტალღური ასტრონომია: გაზომვის ახალი მეთოდები // UFN. 2000 წ., ტ.170, გვ.743–752.
7) პიტერ რ.სოლსონი.

პორტალი სტუდენტისთვის. თვითმმართველობის მომზადება