ხუთშაბათს, 11 თებერვალს, საერთაშორისო პროექტის LIGO Scientific Collaboration-ის მეცნიერთა ჯგუფმა გამოაცხადა, რომ მათ მიაღწიეს წარმატებას, რომლის არსებობაც ალბერტ აინშტაინმა იწინასწარმეტყველა ჯერ კიდევ 1916 წელს. მკვლევარების თქმით, 2015 წლის 14 სექტემბერს მათ დააფიქსირეს გრავიტაციული ტალღა, რომელიც გამოწვეული იყო მზის მასის 29 და 36-ჯერ მეტი მასის მქონე ორი შავი ხვრელის შეჯახებით, რის შემდეგაც ისინი გაერთიანდნენ ერთ დიდ შავ ხვრელში. . მათი თქმით, ეს მოხდა სავარაუდოდ 1,3 მილიარდი წლის წინ ჩვენი გალაქტიკიდან 410 მეგაპარსეკის დაშორებით.

LIGA.net-მა დეტალურად ისაუბრა გრავიტაციულ ტალღებზე და მასშტაბურ აღმოჩენაზე ბოჰდან ჰნატიკი, უკრაინელი მეცნიერი, ასტროფიზიკოსი, ფიზიკურ და მათემატიკურ მეცნიერებათა დოქტორი, კიევის ტარას შევჩენკოს ეროვნული უნივერსიტეტის ასტრონომიული ობსერვატორიის წამყვანი მკვლევარი, რომელიც ხელმძღვანელობდა ობსერვატორიას 2001 წლიდან 2004 წლამდე.

თეორია უბრალო ენაზე

ფიზიკა სწავლობს სხეულებს შორის ურთიერთქმედებას. დადგენილია, რომ სხეულებს შორის არსებობს ოთხი სახის ურთიერთქმედება: ელექტრომაგნიტური, ძლიერი და სუსტი ბირთვული ურთიერთქმედება და გრავიტაციული ურთიერთქმედება, რასაც ჩვენ ყველა ვგრძნობთ. გრავიტაციული ურთიერთქმედების გამო, პლანეტები ბრუნავენ მზის გარშემო, სხეულებს აქვთ წონა და ეცემა მიწაზე. ადამიანები მუდმივად აწყდებიან გრავიტაციულ ურთიერთქმედებას.

1916 წელს, 100 წლის წინ, ალბერტ აინშტაინმა ააგო გრავიტაციის თეორია, რომელმაც გააუმჯობესა ნიუტონის გრავიტაციის თეორია, გახადა იგი მათემატიკურად სწორი: მან დაიწყო ფიზიკის ყველა მოთხოვნის დაკმაყოფილება, დაიწყო იმის გათვალისწინება, რომ გრავიტაცია ძალიან მაღალ დონეზე ვრცელდება. , მაგრამ სასრული სიჩქარე. ეს სამართლიანად არის აინშტაინის ერთ-ერთი ყველაზე ამბიციური მიღწევა, რადგან მან შექმნა გრავიტაციის თეორია, რომელიც შეესაბამება ფიზიკის ყველა ფენომენს, რომელსაც დღეს ვაკვირდებით.

ეს თეორიაც ვარაუდობდა არსებობას გრავიტაციული ტალღები. ამ პროგნოზის საფუძველი იყო ის, რომ გრავიტაციული ტალღები არსებობს გრავიტაციული ურთიერთქმედების შედეგად, რომელიც ხდება ორი მასიური სხეულის შერწყმის შედეგად.

რა არის გრავიტაციული ტალღა

რთულ ენაზე ეს არის სივრცე-დროის მეტრიკის აგზნება. "დავუშვათ, სივრცეს აქვს გარკვეული ელასტიურობა და მასში ტალღებმა შეიძლება გაიაროს. ეს ჰგავს, როცა კენჭს წყალში ვყრით და მისგან ტალღები იფანტება", - განუცხადა LIGA.net-ს ფიზიკა-მათემატიკის მეცნიერებათა დოქტორმა.

მეცნიერებმა შეძლეს ექსპერიმენტულად დაემტკიცებინათ, რომ ასეთი რყევა მოხდა სამყაროში და გრავიტაციული ტალღა გადიოდა ყველა მიმართულებით. „ასტროფიზიკური მეთოდი იყო პირველი, ვინც დააფიქსირა ორობითი სისტემის ასეთი კატასტროფული ევოლუციის ფენომენი, როდესაც ორი ობიექტი ერთდება და ეს შერწყმა იწვევს გრავიტაციული ენერგიის ძალიან ინტენსიურ გამოყოფას, რომელიც შემდეგ კოსმოსში ვრცელდება. გრავიტაციული ტალღები“, - განმარტა მეცნიერმა.

როგორ გამოიყურება (ფოტო - EPA)

ეს გრავიტაციული ტალღები ძალიან სუსტია და იმისთვის, რომ მათ სივრცე-დროში რხევა მოხდეს, აუცილებელია ძალიან დიდი და მასიური სხეულების ურთიერთქმედება, რათა წარმოქმნის ადგილას გრავიტაციული ველის სიძლიერე იყოს დიდი. მაგრამ, მიუხედავად მათი სისუსტისა, დამკვირვებელი გარკვეული დროის შემდეგ (უდრის მანძილს ურთიერთქმედებამდე გაყოფილი სიგნალის სიჩქარეზე) დაარეგისტრირებს ამ გრავიტაციულ ტალღას.

მოვიყვანოთ მაგალითი: თუ დედამიწა მზეზე დაეცემოდა, მაშინ მოხდებოდა გრავიტაციული ურთიერთქმედება: გამოიყოფა გრავიტაციული ენერგია, წარმოიქმნება გრავიტაციული სფერული სიმეტრიული ტალღა და დამკვირვებელი შეძლებდა მის რეგისტრაციას. "აქ მსგავსი, მაგრამ უნიკალური, ასტროფიზიკის თვალსაზრისით, ფენომენი მოხდა: ორი მასიური სხეული - ორი შავი ხვრელი - შეეჯახა", - აღნიშნა გნატიკმა.

დაუბრუნდით თეორიას

შავი ხვრელი აინშტაინის ფარდობითობის ზოგადი თეორიის კიდევ ერთი პროგნოზია, რომელიც ითვალისწინებს, რომ სხეულს, რომელსაც აქვს უზარმაზარი მასა, მაგრამ ეს მასა კონცენტრირებულია მცირე მოცულობაში, შეუძლია მნიშვნელოვნად დაამახინჯოს მის გარშემო არსებული სივრცე მის დახურვამდე. ანუ, ვარაუდობდნენ, რომ როდესაც მიიღწევა ამ სხეულის მასის კრიტიკული კონცენტრაცია - ისეთი, რომ სხეულის ზომა ნაკლები იქნება ეგრეთ წოდებულ გრავიტაციულ რადიუსზე, მაშინ ამ სხეულის ირგვლივ სივრცე დაიხურება და მისი ტოპოლოგია დაიხურება. იყოს ისეთი, რომ მისგან არანაირი სიგნალი არ გავრცელდეს დახურული სივრცის გარეთ.

„ანუ შავი ხვრელი, მარტივი სიტყვებით რომ ვთქვათ, არის მასიური ობიექტი, რომელიც იმდენად მძიმეა, რომ თავის გარშემო ხურავს სივრცე-დროს“, - ამბობს მეცნიერი.

ჩვენ კი, მისი თქმით, შეგვიძლია ამ ობიექტზე რაიმე სიგნალი გავუგზავნოთ, მაგრამ ის ვერ გამოგვიგზავნოს. ანუ, შავი ხვრელის მიღმა ვერც ერთი სიგნალი ვერ გადის.

შავი ხვრელი ჩვეული ფიზიკური კანონების მიხედვით ცხოვრობს, მაგრამ ძლიერი გრავიტაციის შედეგად, არც ერთ მატერიალურ სხეულს, თუნდაც ფოტონს, არ შეუძლია ამ კრიტიკულ ზედაპირს გასცდეს. შავი ხვრელები წარმოიქმნება ჩვეულებრივი ვარსკვლავების ევოლუციის დროს, როდესაც ცენტრალური ბირთვი იშლება და ვარსკვლავის მატერიის ნაწილი, იშლება, გადაიქცევა შავ ხვრელად, ხოლო ვარსკვლავის მეორე ნაწილი ზეახალი ჭურვის სახით გამოიდევნება, გადაიქცევა. სუპერნოვას ე.წ.

როგორ დავინახეთ გრავიტაციული ტალღა

ავიღოთ მაგალითი. როდესაც წყლის ზედაპირზე გვაქვს ორი მოცურავი და წყალი მშვიდია, მათ შორის მანძილი მუდმივია. როდესაც ტალღა მოდის, ის ცვლის ამ ათწილადებს და მანძილი ათწილადებს შორის შეიცვლება. ტალღამ გაიარა - და ათწილადები უბრუნდებიან წინა პოზიციებს და მათ შორის მანძილი აღდგება.

გრავიტაციული ტალღა მსგავსი გზით ვრცელდება სივრცე-დროში: ის შეკუმშავს და ჭიმავს სხეულებსა და ობიექტებს, რომლებიც მის გზაზე ხვდებიან. „როდესაც ტალღის გზაზე ხვდება ობიექტს, ის დეფორმირდება ღერძების გასწვრივ და გავლის შემდეგ უბრუნდება წინა ფორმას. გრავიტაციული ტალღის გავლენით ყველა სხეული დეფორმირებულია, მაგრამ ეს დეფორმაციები ძალიან უმნიშვნელო, ”- ამბობს ჰნატიკი.

როდესაც ტალღამ გაიარა, რომელიც მეცნიერებმა დააფიქსირეს, სივრცეში სხეულების ფარდობითი ზომა შეიცვალა 1-ჯერ 10-ის რიგით მინუს 21-ე ხარისხამდე. მაგალითად, თუ აიღებთ მრიცხველს, მაშინ ის შემცირდა ისეთი მნიშვნელობით, რომ მისი ზომა იყო, გამრავლებული 10-ზე მინუს 21-ე ხარისხამდე. ეს ძალიან მცირე თანხაა. და პრობლემა ის იყო, რომ მეცნიერებს უნდა ესწავლათ ამ მანძილის გაზომვა. ჩვეულებრივი მეთოდები აძლევდა სიზუსტეს 1-დან 10-მდე მილიონის მე-9 ხარისხამდე, მაგრამ აქ გაცილებით მაღალი სიზუსტეა საჭირო. ამისათვის შეიქმნა ეგრეთ წოდებული გრავიტაციული ანტენები (გრავიტაციული ტალღების დეტექტორები).

LIGO ობსერვატორია (ფოტო - EPA)

ანტენა, რომელიც გრავიტაციულ ტალღებს აფიქსირებდა, აგებულია ასე: არის ორი მილი, დაახლოებით 4 კილომეტრის სიგრძის, განლაგებული ასო "L"-ს სახით, მაგრამ იგივე მკლავებით და მართი კუთხით. როდესაც გრავიტაციული ტალღა ეცემა სისტემას, ის ანტენის ფრთებს დეფორმირებს, მაგრამ მისი ორიენტაციის მიხედვით, ერთს მეტს, მეორეს კი ნაკლებად. და შემდეგ არის ბილიკის განსხვავება, იცვლება სიგნალის ჩარევის ნიმუში - არის მთლიანი დადებითი ან უარყოფითი ამპლიტუდა.

”ანუ გრავიტაციული ტალღის გავლა ჰგავს ტალღას წყალზე, რომელიც გადის ორ მოცურავს შორის: თუ გავზომავთ მათ შორის მანძილს ტალღის გავლის დროს და მის შემდეგ, დავინახავთ, რომ მანძილი შეიცვლება და შემდეგ გახდება. ისევ იგივე, ”- თქვა გნატიკმა.

ის ასევე ზომავს ინტერფერომეტრის ორი ფრთის მანძილის შედარებით ცვლილებას, რომელთაგან თითოეული დაახლოებით 4 კილომეტრია. და მხოლოდ ძალიან ზუსტ ტექნოლოგიებსა და სისტემებს შეუძლიათ გაზომონ გრავიტაციული ტალღით გამოწვეული ფრთების ასეთი მიკროსკოპული გადაადგილება.

სამყაროს კიდეზე: საიდან გაჩნდა ტალღა

მეცნიერებმა ჩაწერეს სიგნალი ორი დეტექტორის გამოყენებით, რომლებიც შეერთებულ შტატებში მდებარეობს ორ შტატში: ლუიზიანასა და ვაშინგტონში, დაახლოებით 3 ათასი კილომეტრის მანძილზე. მეცნიერებმა შეძლეს შეეფასებინათ საიდან და რა მანძილიდან მოვიდა ეს სიგნალი. შეფასებები აჩვენებს, რომ სიგნალი მოვიდა მანძილიდან, რომელიც არის 410 მეგაპარსეკი. მეგაპარსეკი არის მანძილი, რომელსაც სინათლე გადის სამი მილიონი წლის განმავლობაში.

წარმოსადგენად რომ გაგვიადვილდეს: ჩვენთან უახლოესი აქტიური გალაქტიკა სუპერმასიური შავი ხვრელით ცენტრში არის კენტავრი A, რომელიც ჩვენგან ოთხი მეგაპარსეკით არის დაშორებული, ხოლო ანდრომედას ნისლეული კი 0,7 მეგაპარსეკით არის დაშორებული. "ანუ, მანძილი, საიდანაც მოვიდა გრავიტაციული ტალღის სიგნალი, იმდენად დიდია, რომ სიგნალი დედამიწაზე მიდიოდა დაახლოებით 1,3 მილიარდი წლის განმავლობაში. ეს არის კოსმოლოგიური მანძილი, რომელიც აღწევს ჩვენი სამყაროს ჰორიზონტის დაახლოებით 10%-ს", - თქვა მეცნიერმა.

ამ მანძილზე, რომელიმე შორეულ გალაქტიკაში, ორი შავი ხვრელი გაერთიანდა. ეს ხვრელები, ერთი მხრივ, შედარებით მცირე ზომის იყო, მეორე მხრივ, სიგნალის დიდი ამპლიტუდა მიუთითებს იმაზე, რომ ისინი ძალიან მძიმე იყო. დადგინდა, რომ მათი მასა იყო შესაბამისად 36 და 29 მზის მასა. მზის მასა, მოგეხსენებათ, არის მნიშვნელობა, რომელიც უდრის 2-ჯერ 10 კილოგრამის 30-ე ხარისხს. შერწყმის შემდეგ ეს ორი სხეული გაერთიანდა და ახლა მათ ადგილას ერთი შავი ხვრელი წარმოიქმნა, რომლის მასა 62 მზის მასის ტოლია. ამავდროულად, მზის დაახლოებით სამი მასა გაფრინდა გრავიტაციული ტალღის ენერგიის სახით.

ვინ და როდის გააკეთა ეს აღმოჩენა

საერთაშორისო პროექტის LIGO-ს მეცნიერებმა გრავიტაციული ტალღის აღმოჩენა 2015 წლის 14 სექტემბერს მოახერხეს. LIGO (ლაზერული ინტერფერომეტრიის გრავიტაციული ობსერვატორია)არის საერთაშორისო პროექტი, რომელშიც მონაწილეობას იღებენ არაერთი სახელმწიფო, რომლებმაც შეიტანეს გარკვეული ფინანსური და სამეცნიერო წვლილი, კერძოდ, აშშ, იტალია, იაპონია, რომლებიც დაწინაურებულნი არიან ამ კვლევების სფეროში.

პროფესორები რაინერ ვაისი და კიპ თორნი (ფოტო - EPA)

დაფიქსირდა შემდეგი სურათი: გრავიტაციული დეტექტორის ფრთების გადაადგილება მოხდა გრავიტაციული ტალღის ფაქტობრივი გავლის შედეგად ჩვენს პლანეტაზე და ამ ინსტალაციაში. ამის შესახებ მაშინ არ იყო მოხსენებული, რადგან სიგნალის დამუშავება, „გაწმენდა“, მისი ამპლიტუდის აღმოჩენა და შემოწმება იყო საჭირო. ეს არის სტანდარტული პროცედურა: რეალური აღმოჩენიდან აღმოჩენის გამოცხადებამდე, მოქმედი საჩივრის გაცემას რამდენიმე თვე სჭირდება. "არავის არ სურს მათი რეპუტაციის გაფუჭება. ეს ყველაფერი საიდუმლო მონაცემებია, რომელთა გამოქვეყნებამდე - არავინ იცოდა მათ შესახებ, იყო მხოლოდ ჭორები", - განაცხადა ჰნატიკმა.

ამბავი

გრავიტაციული ტალღები შესწავლილია გასული საუკუნის 70-იანი წლებიდან. ამ დროის განმავლობაში შეიქმნა არაერთი დეტექტორი და ჩატარდა არაერთი ფუნდამენტური კვლევა. 80-იან წლებში ამერიკელმა მეცნიერმა ჯოზეფ ვებერმა ააგო პირველი გრავიტაციული ანტენა ალუმინის ცილინდრის სახით, რომელსაც ჰქონდა რამდენიმე მეტრის ზომით, აღჭურვილი პიეზო სენსორებით, რომლებიც უნდა დაეწერათ გრავიტაციული ტალღის გავლა.

ამ ინსტრუმენტის მგრძნობელობა მილიონჯერ უარესი იყო, ვიდრე მიმდინარე დეტექტორები. და, რა თქმა უნდა, მას იმ დროს ტალღა ნამდვილად ვერ გამოასწორებდა, თუმცა ვებერმაც თქვა, რომ ეს გააკეთა: პრესა წერდა ამის შესახებ და იყო "გრავიტაციული ბუმი" - მსოფლიომ მაშინვე დაიწყო გრავიტაციული ანტენების აგება. ვებერმა სხვა მეცნიერებს მოუწოდა შეესწავლათ გრავიტაციული ტალღები და გაეგრძელებინათ ექსპერიმენტები ამ ფენომენზე, რამაც შესაძლებელი გახადა დეტექტორების მგრძნობელობის მილიონჯერ გაზრდა.

თუმცა, გრავიტაციული ტალღების ფენომენი დაფიქსირდა გასულ საუკუნეში, როდესაც მეცნიერებმა აღმოაჩინეს ორმაგი პულსარი. ეს იყო გრავიტაციული ტალღების არსებობის არაპირდაპირი რეგისტრაცია, რაც დადასტურებულია ასტრონომიული დაკვირვებებით. პულსარი აღმოაჩინეს რასელ ჰულსმა და ჯოზეფ ტეილორმა 1974 წელს არესიბოს ობსერვატორიის რადიოტელესკოპით დაკვირვებისას. მეცნიერებს მიენიჭათ ნობელის პრემია 1993 წელს "ახალი ტიპის პულსარის აღმოჩენისთვის, რომელმაც ახალი შესაძლებლობები მისცა გრავიტაციის შესწავლაში".

კვლევები მსოფლიოში და უკრაინაში

იტალიაში მსგავსი პროექტი სახელად ქალწული დასასრულს უახლოვდება. იაპონია ასევე აპირებს მსგავსი დეტექტორის გაშვებას ერთ წელიწადში, ინდოეთიც ამზადებს ასეთ ექსპერიმენტს. ანუ, მსოფლიოს ბევრ კუთხეში არის მსგავსი დეტექტორები, მაგრამ მათ ჯერ არ მიუღწევიათ იმ მგრძნობელობის რეჟიმზე, რომ ვისაუბროთ გრავიტაციული ტალღების დაფიქსირებაზე.

"ოფიციალურად, უკრაინა არ არის LIGO-ს წევრი და ასევე არ მონაწილეობს იტალიურ და იაპონურ პროექტებში. ასეთ ფუნდამენტურ სფეროებს შორის, უკრაინა ახლა მონაწილეობს LHC პროექტში (LHC - Large Hadron Collider) და CERN-ში" (ჩვენ ოფიციალურად გაწევრიანდით მხოლოდ შესვლის საფასურის გადახდის შემდეგ)“, - განუცხადა LIGA.net-ს ფიზიკა-მათემატიკის მეცნიერებათა დოქტორმა ბოგდან გნატიკმა.

მისი თქმით, 2015 წლიდან უკრაინა არის საერთაშორისო თანამშრომლობის CTA (MchT-Cherenkov Telescope Array) სრულუფლებიანი წევრი, რომელიც აშენებს თანამედროვე ტელესკოპს. TeVფართო გამა დიაპაზონი (ფოტონების ენერგიით 1014 ევ-მდე). „ასეთი ფოტონების ძირითადი წყაროა სწორედ სუპერმასიური შავი ხვრელების სიახლოვეს, რომელთა გრავიტაციული გამოსხივება პირველად LIGO-ს დეტექტორმა დააფიქსირა. ამიტომ, ასტრონომიაში ახალი ფანჯრების გახსნა – გრავიტაციულ-ტალღური და მულტი. TeVახალი ელექტრომაგნიტური ველი მომავალში კიდევ ბევრ აღმოჩენას გვპირდება“, - დასძენს მეცნიერი.

რა არის შემდეგი და როგორ დაეხმარება ხალხს ახალი ცოდნა? მეცნიერები არ ეთანხმებიან. ზოგი ამბობს, რომ ეს არის კიდევ ერთი ნაბიჯი სამყაროს მექანიზმების გასაგებად. სხვები ამას ხედავენ, როგორც პირველ ნაბიჯს ახალი ტექნოლოგიებისკენ დროში და სივრცეში გადაადგილებისთვის. ასეა თუ ისე, ამ აღმოჩენამ კიდევ ერთხელ დაადასტურა, თუ რამდენად ცოტა გვესმის და რამდენი რჩება შესასწავლი.

ასტროფიზიკოსებმა დაადასტურეს გრავიტაციული ტალღების არსებობა, რომელთა არსებობაც ალბერტ აინშტაინმა იწინასწარმეტყველა დაახლოებით 100 წლის წინ. ისინი დაფიქსირდა LIGO გრავიტაციული ტალღების ობსერვატორიის დეტექტორების გამოყენებით, რომელიც მდებარეობს შეერთებულ შტატებში.

პირველად ისტორიაში, კაცობრიობამ დააფიქსირა გრავიტაციული ტალღები - სივრცე-დროის რყევები, რომლებიც დედამიწაზე მოვიდა სამყაროში შორს მომხდარი ორი შავი ხვრელის შეჯახების შედეგად. ამ აღმოჩენაში წვლილი რუსი მეცნიერებიც არიან. ხუთშაბათს მკვლევარები თავიანთ აღმოჩენებზე საუბრობენ მთელ მსოფლიოში - ვაშინგტონში, ლონდონში, პარიზში, ბერლინში და სხვა ქალაქებში, მათ შორის მოსკოვში.

ფოტოზე ნაჩვენებია შავი ხვრელების შეჯახების იმიტაცია

Rambler & Co-ს ოფისში გამართულ პრესკონფერენციაზე, LIGO თანამშრომლობის რუსული ნაწილის ხელმძღვანელმა ვალერი მიტროფანოვმა გამოაცხადა გრავიტაციული ტალღების აღმოჩენა:

„ჩვენთვის დიდი პატივია მონაწილეობა მივიღოთ ამ პროექტში და წარმოგიდგინოთ შედეგები. ახლა რუსულად გეტყვით აღმოჩენის მნიშვნელობას. ჩვენ ვნახეთ LIGO დეტექტორების ულამაზესი სურათები აშშ-ში. მათ შორის მანძილი 3000 კმ-ია. გრავიტაციული ტალღის გავლენით ერთ-ერთი დეტექტორი გადავიდა, რის შემდეგაც აღმოვაჩინეთ. თავიდან კომპიუტერზე მხოლოდ ხმაური დავინახეთ, შემდეგ კი ჰემფორდის დეტექტორების მასის დაგროვება დაიწყო. მიღებული მონაცემების გამოთვლის შემდეგ შევძელით იმის დადგენა, რომ სწორედ შავი ხვრელები შეეჯახნენ 1,3 მლრ მანძილზე. სინათლის წლები აქედან. სიგნალი ძალიან მკაფიო იყო, ხმაურიდან ძალიან მკაფიოდ გამოვიდა. ბევრმა გვითხრა, რომ გაგვიმართლა, მაგრამ ბუნებამ ასეთი საჩუქარი მოგვცა. აღმოჩენილია გრავიტაციული ტალღები – ეს უდავოა“.

ასტროფიზიკოსებმა დაადასტურეს ჭორები, რომ გრავიტაციული ტალღების ობსერვატორიის LIGO-ს დეტექტორების გამოყენებით მათ შეძლეს გრავიტაციული ტალღების აღმოჩენა. ეს აღმოჩენა საშუალებას მისცემს კაცობრიობას მნიშვნელოვანი პროგრესი განიცადოს სამყაროს მუშაობის გაგებაში.

აღმოჩენა მოხდა 2015 წლის 14 სექტემბერს, ერთდროულად ორი დეტექტორის მიერ ვაშინგტონსა და ლუიზიანაში. სიგნალი დეტექტორებში ორი შავი ხვრელის შეჯახების შედეგად მივიდა. ამდენი დრო დასჭირდათ მეცნიერებს იმის დასარწმუნებლად, რომ ეს იყო გრავიტაციული ტალღები, რომლებიც შეჯახების შედეგი იყო.

ხვრელების შეჯახება მოხდა სინათლის სიჩქარის დაახლოებით ნახევარი სიჩქარით, რაც არის დაახლოებით 150,792,458 მ/წმ.

„ნიუტონის გრავიტაცია აღწერილი იყო ბრტყელ სივრცეში და აინშტაინმა ის გადათარგმნა დროის სიბრტყეზე და შესთავაზა, რომ ის მოხრილიყო. გრავიტაციული ურთიერთქმედება ძალიან სუსტია. დედამიწაზე გრავიტაციული ტალღების შექმნის გამოცდილება შეუძლებელია. მათ მათი აღმოჩენა მხოლოდ შავი ხვრელების შერწყმის შემდეგ შეძლეს. დეტექტორი გადაინაცვლა, წარმოიდგინეთ, 10-დან -19 მეტრამდე. არ შეეხოთ მას ხელებით. მხოლოდ ძალიან ზუსტი ინსტრუმენტების დახმარებით. Როგორ გავაკეთო ეს? ლაზერის სხივი, რომლითაც ცვლა გამოვლინდა, უნიკალურია. მეორე თაობის LIGO ლაზერული გრავიტაციული ანტენა ექსპლუატაციაში შევიდა 2015 წელს. მგრძნობელობა შესაძლებელს ხდის გრავიტაციული აშლილობის აღრიცხვას დაახლოებით თვეში ერთხელ. ეს არის მოწინავე მსოფლიო და ამერიკული მეცნიერება, მსოფლიოში უფრო ზუსტი არაფერია. ჩვენ ვიმედოვნებთ, რომ ის შეძლებს გადალახოს მგრძნობელობის სტანდარტული კვანტური ზღვარი, ”- განმარტა აღმოჩენამ. სერგეი ვიაჩანინი, მოსკოვის სახელმწიფო უნივერსიტეტის ფიზიკის ფაკულტეტის თანამშრომელი და LIGO თანამშრომლობა.

კვანტურ მექანიკაში სტანდარტული კვანტური ლიმიტი (SQL) არის შეზღუდვა, რომელიც დაწესებულია ოპერატორის მიერ აღწერილი რაოდენობის უწყვეტი ან მრავალჯერ განმეორებით გაზომვის სიზუსტეზე, რომელიც არ მოძრაობს თავისთან სხვადასხვა დროს. იწინასწარმეტყველა 1967 წელს V.B. Braginsky-ის მიერ და ტერმინი Standard Quantum Limit (SQL) მოგვიანებით შემოგვთავაზა თორნმა. SQL მჭიდროდ არის დაკავშირებული ჰაიზენბერგის გაურკვევლობის ურთიერთობასთან.

შეჯამებით, ვალერი მიტროფანოვმა ისაუბრა შემდგომი კვლევის გეგმებზე:

„ეს აღმოჩენა არის ახალი გრავიტაციული ტალღების ასტრონომიის დასაწყისი. გრავიტაციული ტალღების არხის მეშვეობით ჩვენ ველით, რომ უფრო მეტი გავიგოთ სამყაროს შესახებ. ჩვენ ვიცით მატერიის მხოლოდ 5%-ის შემადგენლობა, დანარჩენი საიდუმლოა. გრავიტაციული დეტექტორები საშუალებას მოგცემთ დაინახოთ ცა „გრავიტაციულ ტალღებში“. მომავალში ვიმედოვნებთ, რომ დავინახოთ ყველაფრის დასაწყისი, ანუ დიდი აფეთქების კოსმოსური მიკროტალღური ფონი და გავიგოთ, რა მოხდა მაშინ“.

პირველად გრავიტაციული ტალღები შემოთავაზებული იქნა ალბერტ აინშტაინის მიერ 1916 წელს, ანუ თითქმის ზუსტად 100 წლის წინ. ტალღების განტოლება არის ფარდობითობის თეორიის განტოლებების შედეგი და არ არის მიღებული უმარტივესი გზით.

კანადელმა თეორიულმა ფიზიკოსმა კლიფორდ ბერჯესმა ადრე გამოაქვეყნა წერილი, რომელშიც ნათქვამია, რომ ობსერვატორიამ აღმოაჩინა გრავიტაციული გამოსხივება, რომელიც გამოწვეულია 36 და 29 მზის მასის მქონე შავი ხვრელების ორობითი სისტემის შერწყმით ობიექტში 62 მზის მასის მქონე ობიექტში. შეჯახება და ასიმეტრიული გრავიტაციული კოლაფსი წამის ნაწილად გრძელდება და ამ დროის განმავლობაში სისტემის მასის 50 პროცენტამდე გადადის გრავიტაციულ გამოსხივებაში - სივრცე-დროის ტალღებში.

გრავიტაციული ტალღა არის გრავიტაციული ტალღა, რომელიც წარმოიქმნება გრავიტაციის უმეტეს თეორიებში გრავიტაციული სხეულების მოძრაობით ცვლადი აჩქარებით. გრავიტაციული ძალების შედარებით სისუსტის გათვალისწინებით (სხვებთან შედარებით), ამ ტალღებს უნდა ჰქონდეთ ძალიან მცირე სიდიდე, რაც ძნელია აღრიცხვა. მათი არსებობა დაახლოებით ერთი საუკუნის წინ იწინასწარმეტყველა ალბერტ აინშტაინმა.

ვალენტინ ნიკოლაევიჩ რუდენკო გვიზიარებს ქალაქ კაშინაში (იტალია) ვიზიტის ისტორიას, სადაც მან ერთი კვირა გაატარა ახლად აშენებულ „გრავიტაციულ ანტენაზე“ – მიკელსონის ოპტიკურ ინტერფერომეტრზე. დანიშნულების ადგილამდე მიმავალ ტაქსის მძღოლს აინტერესებს რისთვის აშენდა ინსტალაცია. „აქ ხალხი ფიქრობს, რომ ეს ღმერთთან საუბრისაა“, აღიარებს მძღოლი.

- რა არის გრავიტაციული ტალღები?

გრავიტაციული ტალღა არის ასტროფიზიკური ინფორმაციის ერთ-ერთი მატარებელი. არსებობს ასტროფიზიკური ინფორმაციის ხილული არხები, განსაკუთრებული როლი „შორეულ ხედვაში“ ტელესკოპებს ეკუთვნის. ასტრონომებმა ასევე აითვისეს დაბალი სიხშირის არხები - მიკროტალღური და ინფრაწითელი და მაღალი სიხშირის - რენტგენი და გამა. ელექტრომაგნიტური გამოსხივების გარდა, ჩვენ შეგვიძლია დაარეგისტრიროთ ნაწილაკების ნაკადები კოსმოსიდან. ამისთვის გამოიყენება ნეიტრინო ტელესკოპები - კოსმოსური ნეიტრინოების დიდი ზომის დეტექტორები - ნაწილაკები, რომლებიც სუსტად ურთიერთქმედებენ მატერიასთან და ამიტომ ძნელია აღრიცხვა. პრაქტიკაში საიმედოდ არის ათვისებული თითქმის ყველა თეორიულად პროგნოზირებული და ლაბორატორიულად შესწავლილი "ასტროფიზიკური ინფორმაციის მატარებელი". გამონაკლისი იყო გრავიტაცია - ყველაზე სუსტი ურთიერთქმედება მიკროსამყაროში და ყველაზე ძლიერი ძალა მაკროკოსმოსში.

გრავიტაცია არის გეომეტრია. გრავიტაციული ტალღები არის გეომეტრიული ტალღები, ანუ ტალღები, რომლებიც ცვლის სივრცის გეომეტრიულ მახასიათებლებს ამ სივრცეში გადაადგილებისას. უხეშად რომ ვთქვათ, ეს არის ტალღები, რომლებიც დეფორმირებენ სივრცეს. დეფორმაცია არის ორ წერტილს შორის მანძილის ფარდობითი ცვლილება. გრავიტაციული გამოსხივება განსხვავდება ყველა სხვა ტიპის გამოსხივებისგან ზუსტად იმით, რომ ისინი გეომეტრიულია.

იწინასწარმეტყველა თუ არა აინშტაინმა გრავიტაციული ტალღები?

- ფორმალურად ითვლება, რომ გრავიტაციული ტალღები აინშტაინმა იწინასწარმეტყველა, როგორც მისი ფარდობითობის ზოგადი თეორიის ერთ-ერთი შედეგი, მაგრამ სინამდვილეში მათი არსებობა აშკარა ხდება უკვე ფარდობითობის სპეციალურ თეორიაში.

ფარდობითობის თეორია ვარაუდობს, რომ გრავიტაციული მიზიდულობის გამო შესაძლებელია გრავიტაციული კოლაფსი, ანუ ობიექტის შეკუმშვა კოლაფსის შედეგად, უხეშად რომ ვთქვათ, წერტილში. მაშინ გრავიტაცია იმდენად ძლიერია, რომ სინათლე მისგან გაქცევაც კი არ შეუძლია, ამიტომ ასეთ ობიექტს გადატანითი მნიშვნელობით შავი ხვრელი ეწოდება.

- რა არის გრავიტაციული ურთიერთქმედების თავისებურება?

გრავიტაციული ურთიერთქმედების მახასიათებელია ეკვივალენტობის პრინციპი. მისი თქმით, საცდელი სხეულის დინამიური რეაქცია გრავიტაციულ ველში არ არის დამოკიდებული ამ სხეულის მასაზე. მარტივად რომ ვთქვათ, ყველა სხეული ერთნაირი აჩქარებით ეცემა.

გრავიტაციული ძალა ყველაზე სუსტია, რაც დღეს ვიცით.

- ვინ იყო პირველი, ვინც სცადა გრავიტაციული ტალღის დაჭერა?

გრავიტაციული ტალღების ექსპერიმენტი პირველად ჩაატარა ჯოზეფ ვებერმა მერილენდის უნივერსიტეტიდან (აშშ). მან შექმნა გრავიტაციული დეტექტორი, რომელიც ახლა ინახება ვაშინგტონის სმიტსონის მუზეუმში. 1968-1972 წლებში ჯო ვებერმა ჩაატარა დაკვირვების სერია წყვილი დაშორებული დეტექტორებით, რათა გამოეყო „დამთხვევების“ შემთხვევები. დამთხვევების მიღება ნასესხებია ბირთვული ფიზიკიდან. ვებერის მიერ მიღებული გრავიტაციული სიგნალების დაბალმა სტატისტიკურმა მნიშვნელობამ გამოიწვია ექსპერიმენტის შედეგებისადმი კრიტიკული დამოკიდებულება: არ იყო დარწმუნებული, რომ გრავიტაციული ტალღების აღმოჩენა შეიძლებოდა. მომავალში მეცნიერები ცდილობდნენ გაზარდონ ვებერის ტიპის დეტექტორების მგრძნობელობა. 45 წელი დასჭირდა დეტექტორის შექმნას, რომლის მგრძნობელობაც ასტროფიზიკური პროგნოზის ადეკვატური იყო.

ფიქსაციამდე ექსპერიმენტის დაწყებისას ჩატარდა მრავალი სხვა ექსპერიმენტი, ამ პერიოდში დაფიქსირდა იმპულსები, მაგრამ მათ ჰქონდათ ძალიან მცირე ინტენსივობა.

- სიგნალის დაფიქსირება მაშინვე რატომ არ გამოცხადდა?

გრავიტაციული ტალღები დაფიქსირდა ჯერ კიდევ 2015 წლის სექტემბერში. მაგრამ თუნდაც დამთხვევა დაფიქსირდა, აუცილებელია იმის დამტკიცება, სანამ არ გამოვაცხადოთ, რომ ეს შემთხვევითი არ არის. ნებისმიერი ანტენიდან აღებულ სიგნალში ყოველთვის არის ხმაურის აფეთქებები (მოკლევადიანი აფეთქებები) და ერთ-ერთი მათგანი შეიძლება შემთხვევით მოხდეს ერთდროულად სხვა ანტენაზე ხმაურის ადიდებით. იმის მტკიცება, რომ დამთხვევა შემთხვევით არ მომხდარა, მხოლოდ სტატისტიკური შეფასებით არის შესაძლებელი.

– რატომ არის ასე მნიშვნელოვანი აღმოჩენები გრავიტაციული ტალღების სფეროში?

– რელიქტური გრავიტაციული ფონის აღრიცხვის და მისი მახასიათებლების გაზომვის შესაძლებლობა, როგორიცაა სიმკვრივე, ტემპერატურა და ა.შ., გვაძლევს საშუალებას მივუდგეთ სამყაროს დასაწყისს.

მიმზიდველი ის არის, რომ გრავიტაციული გამოსხივება ძნელი შესამჩნევია, რადგან ის ძალიან სუსტად ურთიერთქმედებს მატერიასთან. მაგრამ, იგივე თვისების წყალობით, ის ჩვენგან ყველაზე შორეული ობიექტებიდან შთანთქმის გარეშე გადის ყველაზე იდუმალი, მატერიის თვალსაზრისით, თვისებებით.

შეგვიძლია ვთქვათ, რომ გრავიტაციული გამოსხივებები გადის დამახინჯების გარეშე. ყველაზე ამბიციური მიზანია გამოიკვლიოს გრავიტაციული გამოსხივება, რომელიც გამოეყო პირველადი მატერიისგან დიდი აფეთქების თეორიაში, რომელიც შეიქმნა სამყაროს შექმნის მომენტში.

– გრავიტაციული ტალღების აღმოჩენა გამორიცხავს კვანტურ თეორიას?

გრავიტაციის თეორია ვარაუდობს გრავიტაციული კოლაფსის არსებობას, ანუ მასიური ობიექტების შეკუმშვას წერტილში. ამავდროულად, კოპენჰაგენის სკოლის მიერ შემუშავებული კვანტური თეორია ვარაუდობს, რომ გაურკვევლობის პრინციპის წყალობით შეუძლებელია ზუსტად ისეთი პარამეტრების დაზუსტება, როგორიცაა სხეულის პოზიცია, სიჩქარე და იმპულსი ერთდროულად. აქ არის გაურკვევლობის პრინციპი, ტრაექტორიის ზუსტად დადგენა შეუძლებელია, რადგან ტრაექტორია არის კოორდინატიც და სიჩქარეც და ა.შ. ამ შეცდომის ფარგლებში შესაძლებელია მხოლოდ გარკვეული პირობითი ნდობის დერეფნის დადგენა, რაც პრინციპებთან არის დაკავშირებული. გაურკვევლობის. კვანტური თეორია კატეგორიულად უარყოფს წერტილოვანი ობიექტების შესაძლებლობას, მაგრამ აღწერს მათ სტატისტიკურად ალბათობით: ის კონკრეტულად არ მიუთითებს კოორდინატებზე, მაგრამ მიუთითებს ალბათობაზე, რომ მას აქვს გარკვეული კოორდინატები.

კვანტური თეორიისა და გრავიტაციის თეორიის გაერთიანების საკითხი ერთიანი ველის თეორიის შექმნის ერთ-ერთი ფუნდამენტური საკითხია.

ისინი ახლა აგრძელებენ მასზე მუშაობას და სიტყვები „კვანტური გრავიტაცია“ ნიშნავს მეცნიერების სრულიად განვითარებულ სფეროს, ცოდნისა და უმეცრების საზღვარს, სადაც ახლა მუშაობს მსოფლიოს ყველა თეორეტიკოსი.

– რისი მოტანა შეუძლია აღმოჩენას მომავალში?

გრავიტაციულმა ტალღებმა აუცილებლად უნდა შექმნან თანამედროვე მეცნიერების საფუძველი, როგორც ჩვენი ცოდნის ერთ-ერთი კომპონენტი. მათ ენიჭებათ მნიშვნელოვანი როლი სამყაროს ევოლუციაში და ამ ტალღების დახმარებით სამყარო უნდა შეისწავლოს. აღმოჩენა ხელს უწყობს მეცნიერებისა და კულტურის ზოგად განვითარებას.

თუ ვინმე გადაწყვეტს გასცდეს დღევანდელი მეცნიერების ფარგლებს, მაშინ დასაშვებია წარმოვიდგინოთ სატელეკომუნიკაციო გრავიტაციული საკომუნიკაციო ხაზები, რეაქტიული აპარატურა გრავიტაციულ გამოსხივებაზე, გრავიტაციულ-ტალღური ინტროსკოპის მოწყობილობები.

- აქვს თუ არა რაიმე კავშირი გრავიტაციულ ტალღებს ექსტრასენსორული აღქმასთან და ტელეპათიასთან?

არ აქვს. აღწერილი ეფექტები არის კვანტური სამყაროს ეფექტები, ოპტიკის ეფექტები.

ესაუბრა ანა უტკინამ

მაგრამ მე უფრო მაინტერესებს რა მოულოდნელი რამ შეიძლება აღმოჩნდეს გრავიტაციული ტალღების დახმარებით. ყოველთვის, როცა ადამიანები სამყაროს ახლებურად აკვირდებოდნენ, ჩვენ აღმოვაჩინეთ ბევრი მოულოდნელი რამ, რამაც სამყაროს შესახებ ჩვენი გაგება თავდაყირა დააყენა. მინდა ვიპოვო ეს გრავიტაციული ტალღები და აღმოვაჩინო ის, რაზეც ადრე წარმოდგენაც არ გვქონდა.

დაგვეხმარება ეს რეალური warp drive-ის შექმნაში?

ვინაიდან გრავიტაციული ტალღები სუსტად ურთიერთქმედებენ მატერიასთან, მათი გამოყენება შეუძლებელია ამ მატერიის გადასატანად. მაგრამ რომც შეგეძლოთ, გრავიტაციული ტალღა მხოლოდ სინათლის სიჩქარით მოძრაობს. ისინი არ იმუშავებენ warp drive-ისთვის. თუმცა მაგარი იქნებოდა.

რაც შეეხება ანტი-გრავიტაციულ მოწყობილობებს?

გრავიტაციის საწინააღმდეგო მოწყობილობის შესაქმნელად, მიზიდულობის ძალა უნდა გადავაქციოთ მოგერიების ძალად. და მიუხედავად იმისა, რომ გრავიტაციული ტალღა ავრცელებს ცვლილებებს გრავიტაციაში, ეს ცვლილება არასოდეს იქნება საგზური (ან უარყოფითი).

გრავიტაცია ყოველთვის იზიდავს, რადგან უარყოფითი მასა არ არსებობს. ყოველივე ამის შემდეგ, არსებობს დადებითი და უარყოფითი მუხტი, ჩრდილოეთ და სამხრეთ მაგნიტური პოლუსი, მაგრამ მხოლოდ დადებითი მასა. რატომ? უარყოფითი მასა რომ არსებობდეს, მატერიის ბურთი ჩამოვარდნის ნაცვლად ზევით დაეცემა. მას მოიგერიებს დედამიწის დადებითი მასა.

რას ნიშნავს ეს დროში მოგზაურობისა და ტელეპორტაციის შესაძლებლობისთვის? შეგვიძლია ვიპოვოთ პრაქტიკული გამოყენება ამ ფენომენისთვის, ჩვენი სამყაროს შესწავლის გარდა?

ახლა დროში მოგზაურობის საუკეთესო საშუალებაა (და მხოლოდ მომავალში) სინათლის სიჩქარით მოგზაურობა (გაიხსენეთ ტყუპი პარადოქსი ზოგად ფარდობითობაში) ან გაზრდილი გრავიტაციის მქონე არეალში წასვლა (დროში მოგზაურობის ეს დემონსტრირება აჩვენა Interstellar-ში) . იმის გამო, რომ გრავიტაციული ტალღა ავრცელებს გრავიტაციაში ცვლილებებს, იქნება დროის სიჩქარის ძალიან მცირე რყევები, მაგრამ რადგან გრავიტაციული ტალღები არსებითად სუსტია, ასევე დროებითი რყევებიც. და მიუხედავად იმისა, რომ მე არ ვფიქრობ, რომ თქვენ შეგიძლიათ გამოიყენოთ ეს დროში მოგზაურობაზე (ან ტელეპორტაციაზე), არასოდეს თქვა არასოდეს (ფსონს ვდებ, რომ სუნთქვა შეგეკრა).

დადგება დღე, როცა აინშტაინის დადასტურებას შევწყვეტთ და ისევ უცნაურ ნივთების ძებნას დავიწყებთ?

Რა თქმა უნდა! ვინაიდან გრავიტაცია ძალებს შორის ყველაზე სუსტია, ასევე რთულია მასთან ექსპერიმენტების ჩატარება. აქამდე, ყოველ ჯერზე, როცა მეცნიერები GR-ს ამოწმებდნენ, ზუსტად წინასწარმეტყველებდნენ შედეგებს. გრავიტაციული ტალღების აღმოჩენამ კიდევ ერთხელ დაადასტურა აინშტაინის თეორია. მაგრამ ვფიქრობ, როდესაც დავიწყებთ თეორიის უმცირესი დეტალების გამოცდას (შესაძლოა გრავიტაციული ტალღებით, შესაძლოა სხვა), ჩვენ ვიპოვით "სასაცილო" რაღაცეებს, როგორიცაა ექსპერიმენტის შედეგი, რომელიც ზუსტად არ ემთხვევა პროგნოზს. ეს არ ნიშნავს GR-ის მცდარობას, მხოლოდ მისი დეტალების გარკვევის აუცილებლობას.

ყოველთვის, როცა ბუნების შესახებ ერთ კითხვას ვპასუხობთ, ახლები ჩნდება. საბოლოო ჯამში, ჩვენ გვექნება კითხვები, რომლებიც უფრო მაგარი იქნება, ვიდრე ის პასუხები, რომლებიც GR-ს შეუძლია.

შეგიძლიათ ახსნათ, როგორ შეიძლება ეს აღმოჩენა იყოს დაკავშირებული ან გავლენა მოახდინოს ველის ერთიან თეორიაზე? ჩვენ უფრო ახლოს ვართ მის დადასტურებასთან თუ მის უარყოფასთან?

ახლა ჩვენი აღმოჩენის შედეგები ძირითადად ზოგადი ფარდობითობის გადამოწმებასა და დადასტურებას ეძღვნება. ველის ერთიანი თეორია ეძებს გზას შექმნას თეორია, რომელიც ახსნის ძალიან მცირეს (კვანტური მექანიკა) და ძალიან დიდის (ზოგადი ფარდობითობა) ფიზიკას. ახლა ეს ორი თეორია შეიძლება განზოგადდეს იმ სამყაროს მასშტაბის ასახსნელად, რომელშიც ჩვენ ვცხოვრობთ, მაგრამ არა მეტი. ვინაიდან ჩვენი აღმოჩენა ფოკუსირებულია ძალიან დიდის ფიზიკაზე, თავისთავად ის ცოტას გააკეთებს ჩვენთვის ერთიანი თეორიის მიმართულებით. მაგრამ ეს არ არის მთავარი. ახლა გრავიტაციულ-ტალღური ფიზიკის სფერო ახლახან დაიბადა. რაც უფრო მეტს ვიგებთ, ჩვენ აუცილებლად გავაგრძელებთ ჩვენს შედეგებს ერთიანი თეორიის არეალში. მაგრამ სირბილამდე სიარული გჭირდებათ.

ახლა, როდესაც ჩვენ ვუსმენთ გრავიტაციულ ტალღებს, რა უნდა მოისმინონ მეცნიერებმა, რომ სიტყვასიტყვით დაარტყონ აგური? 1) არაბუნებრივი ნიმუშები/სტრუქტურები? 2) გრავიტაციული ტალღების წყაროები რეგიონებიდან, რომლებიც ჩვენ ცარიელად მივიჩნიეთ? 3)რიკ ასთლი

როდესაც წავიკითხე თქვენი შეკითხვა, მაშინვე გამახსენდა სცენა „კონტაქტიდან“, რომელშიც რადიოტელესკოპი არჩევს მარტივი რიცხვების ნიმუშებს. ნაკლებად სავარაუდოა, რომ ეს შეიძლება მოიძებნოს ბუნებაში (რამდენადაც ჩვენ ვიცით). ასე რომ, თქვენი ვერსია არაბუნებრივი ნიმუშით ან სტრუქტურით ყველაზე სავარაუდო იქნება.

არა მგონია, ჩვენ ოდესმე ვიყოთ დარწმუნებული სივრცის გარკვეულ რეგიონში სიცარიელეში. ბოლოს და ბოლოს, შავი ხვრელების სისტემა, რომელიც ჩვენ აღმოვაჩინეთ, იზოლირებული იყო და ამ რეგიონიდან სინათლე არ მოდიოდა, მაგრამ გრავიტაციული ტალღები მაინც ვიპოვეთ.

რაც შეეხება მუსიკას... მე სპეციალიზირებული ვარ გრავიტაციული ტალღების სიგნალების გამოყოფაში სტატიკური ხმაურისგან, რომელსაც მუდმივად ვზომავთ გარემოს ფონზე. გრავიტაციულ ტალღაში მუსიკის პოვნა რომ შემეძლოს, განსაკუთრებით ის, რაც აქამდე მომისმენია, ეს ხუმრობა იქნებოდა. ოღონდ მუსიკა, რომელიც დედამიწაზე არასდროს სმენია... "კონტაქტის" უბრალო შემთხვევებივით იქნებოდა.

ვინაიდან ექსპერიმენტი აღრიცხავს ტალღებს ორ ობიექტს შორის მანძილის შეცვლით, არის თუ არა ერთი მიმართულების ამპლიტუდა მეორეზე დიდი? წინააღმდეგ შემთხვევაში, არ ნიშნავს რომ წაკითხვები სამყაროს ზომაში იცვლება? და თუ ასეა, ეს გაფართოება ადასტურებს თუ რაიმე მოულოდნელს?

ჩვენ უნდა დავინახოთ მრავალი გრავიტაციული ტალღა, რომელიც მოდის სამყაროს სხვადასხვა მიმართულებიდან, სანამ ამ კითხვაზე პასუხის გაცემას შევძლებთ. ასტრონომიაში ეს ქმნის მოსახლეობის მოდელს. რამდენი სხვადასხვა სახის ნივთია? ეს არის მთავარი კითხვა. როგორც კი ბევრი დაკვირვება გვექნება და დავიწყებთ მოულოდნელ შაბლონებს, მაგალითად, რომ გარკვეული ტიპის გრავიტაციული ტალღები მოდის სამყაროს გარკვეული ნაწილიდან და სხვაგან არსად, ეს იქნება ძალიან საინტერესო შედეგი. ზოგიერთმა შაბლონმა შეიძლება დაადასტუროს გაფართოება (რაშიც ჩვენ ძალიან დარწმუნებული ვართ) ან სხვა ფენომენები, რომლებიც ჯერ არ ვიცით. მაგრამ ჯერ კიდევ ბევრი გრავიტაციული ტალღების ნახვა გჭირდებათ.

ჩემთვის სრულიად გაუგებარია, როგორ დაადგინეს მეცნიერებმა, რომ მათ მიერ გაზომილი ტალღები ეკუთვნოდა ორ სუპერმასიურ შავ ხვრელს. როგორ შეიძლება დადგინდეს ტალღების წყარო ასეთი სიზუსტით?

მონაცემთა ანალიზის მეთოდები იყენებს წინასწარმეტყველური გრავიტაციული ტალღების სიგნალების კატალოგს, რათა შევადაროთ ჩვენს მონაცემებს. თუ არსებობს ძლიერი კორელაცია ერთ-ერთ ამ პროგნოზთან, ან შაბლონთან, მაშინ ჩვენ არა მხოლოდ ვიცით, რომ ეს არის გრავიტაციული ტალღა, არამედ ვიცით, რომელმა სისტემამ შექმნა იგი.

გრავიტაციული ტალღის შექმნის ყველა გზა, იქნება ეს შავი ხვრელების შერწყმა, ვარსკვლავების ბრუნვა თუ კვდება, ყველა ტალღას განსხვავებული ფორმა აქვს. როდესაც გრავიტაციულ ტალღას აღმოვაჩენთ, ვიყენებთ ამ ფორმებს, როგორც ამას ფარდობითობის ზოგადი თეორია იწინასწარმეტყველა, მათი მიზეზის დასადგენად.

საიდან ვიცით, რომ ეს ტალღები წარმოიშვა ორი შავი ხვრელის შეჯახების შედეგად და არა სხვა მოვლენისგან? შესაძლებელია თუ არა რაიმე სიზუსტით პროგნოზირება სად ან როდის მოხდა ასეთი მოვლენა?

მას შემდეგ, რაც ჩვენ ვიცით, რომელმა სისტემამ წარმოქმნა გრავიტაციული ტალღა, შეგვიძლია ვიწინასწარმეტყველოთ, თუ რამდენად ძლიერი იყო გრავიტაციული ტალღა იქ, სადაც ის დაიბადა. მისი სიძლიერის გაზომვით, როდესაც ის დედამიწამდე აღწევს და ჩვენი გაზომვები შევადარებთ წყაროს წინასწარმეტყველურ სიძლიერეს, შეგვიძლია გამოვთვალოთ რამდენად შორს არის წყარო. ვინაიდან გრავიტაციული ტალღები მოძრაობენ სინათლის სიჩქარით, ჩვენ ასევე შეგვიძლია გამოვთვალოთ რამდენი დრო დასჭირდა გრავიტაციულ ტალღებს დედამიწისკენ გამგზავრებას.

ჩვენ მიერ აღმოჩენილი შავი ხვრელის სისტემის შემთხვევაში, ჩვენ გავზომეთ LIGO მკლავების სიგრძის მაქსიმალური ცვლილება პროტონის დიამეტრის 1/1000-ზე. ეს სისტემა ჩვენგან 1,3 მილიარდი სინათლის წლის მანძილზე მდებარეობს. სექტემბერში აღმოჩენილი და მეორე დღეს გამოცხადებული გრავიტაციული ტალღა ჩვენსკენ მოძრაობს უკვე 1,3 მილიარდი წელია. ეს მოხდა დედამიწაზე ცხოველთა სიცოცხლის ჩამოყალიბებამდე, მაგრამ მრავალუჯრედიანი ორგანიზმების გაჩენის შემდეგ.

განცხადების დროს ითქვა, რომ სხვა დეტექტორები უფრო გრძელი პერიოდის ტალღებს ეძებენ - ზოგიერთი მათგანი კოსმოსური იქნება. რას გვეტყვით ამ დიდ დეტექტორებზე?

კოსმოსური დეტექტორი მართლაც დამუშავების პროცესშია. მას ჰქვია LISA (ლაზერული ინტერფერომეტრის კოსმოსური ანტენა). ვინაიდან ის კოსმოსში იქნება, დედამიწის ბუნებრივი ვიბრაციების გამო, ხმელეთის დეტექტორებისგან განსხვავებით, საკმაოდ მგრძნობიარე იქნება დაბალი სიხშირის გრავიტაციული ტალღების მიმართ. რთული იქნება, რადგან თანამგზავრები დედამიწიდან უფრო შორს უნდა განთავსდეს, ვიდრე ოდესმე ყოფილა ადამიანი. თუ რამე არასწორედ მოხდება, ჩვენ ვერ შევძლებთ ასტრონავტების გაგზავნას სარემონტოდ. საჭირო ტექნოლოგიების შესამოწმებლად, . აქამდე მან გაართვა თავი ყველა დავალებას, მაგრამ მისია ჯერ კიდევ არ არის დასრულებული.

შეიძლება თუ არა გრავიტაციული ტალღების გადაქცევა ხმის ტალღებად? და თუ ასეა, როგორი იქნებიან ისინი?

შეუძლია. რა თქმა უნდა, თქვენ არ გესმით მხოლოდ გრავიტაციული ტალღა. მაგრამ თუ აიღებთ სიგნალს და გაივლით დინამიკებში, შეგიძლიათ მისი მოსმენა.

რა ვუყოთ ამ ინფორმაციას? ასხივებენ თუ არა ეს ტალღები სხვა ასტრონომიულ ობიექტებს მნიშვნელოვანი მასით? შეიძლება თუ არა ტალღების გამოყენება პლანეტების ან უბრალო შავი ხვრელების მოსაძებნად?

გრავიტაციული მნიშვნელობების ძიებისას მხოლოდ მასას არ აქვს მნიშვნელობა. ასევე აჩქარება, რომელიც თანდაყოლილია ობიექტში. შავი ხვრელები, რომლებიც ჩვენ აღმოვაჩინეთ, ერთმანეთის გარშემო ბრუნავენ სინათლის სიჩქარის 60%-ით, როდესაც ისინი შერწყმულია. ამიტომ, ჩვენ შევძელით მათი აღმოჩენა შერწყმის დროს. მაგრამ ახლა ისინი აღარ იღებენ გრავიტაციულ ტალღებს, რადგან ისინი გაერთიანდნენ ერთ მჯდომარე მასაში.

ასე რომ, ყველაფერი, რომელსაც აქვს დიდი მასა და ძალიან სწრაფად მოძრაობს, ქმნის გრავიტაციულ ტალღებს, რომელთა აღებაც შეგიძლიათ.

ეგზოპლანეტებს ნაკლებად სავარაუდოა, რომ ჰქონდეთ საკმარისი მასა ან აჩქარება შესამჩნევი გრავიტაციული ტალღების შესაქმნელად. (მე არ ვამბობ, რომ მათ საერთოდ არ ამზადებენ, უბრალოდ, არ იქნებიან საკმარისად ძლიერი ან სხვა სიხშირეზე). მაშინაც კი, თუ ეგზოპლანეტა საკმარისად მასიურია საჭირო ტალღების წარმოებისთვის, აჩქარება მას ანადგურებს. არ დაგავიწყდეთ, რომ ყველაზე მასიური პლანეტები გაზის გიგანტები არიან.

რამდენად მართალია წყალში ტალღების ანალოგია? შეგვიძლია ამ ტალღებზე ვისრიალოთ? არის თუ არა გრავიტაციული „მწვერვალები“, როგორც უკვე ცნობილი „ჭები“?

ვინაიდან გრავიტაციულ ტალღებს შეუძლიათ გადაადგილება მატერიაში, არ არსებობს მათი გადაადგილება ან მათი გადაადგილების საშუალება. ასე რომ არ არის გრავიტაციული ტალღების სერფინგი.

„მწვერვალები“ ​​და „ჭები“ მშვენიერია. გრავიტაცია ყოველთვის იზიდავს, რადგან არ არსებობს უარყოფითი მასა. ჩვენ არ ვიცით რატომ, მაგრამ ეს არასოდეს ყოფილა დაფიქსირებული ლაბორატორიაში ან სამყაროში. ამიტომ, გრავიტაცია ჩვეულებრივ წარმოდგენილია როგორც "ჭა". მასა, რომელიც მოძრაობს ამ „ჭის“ გასწვრივ, დაეცემა შიგნით; ასე მუშაობს ატრაქციონი. თუ თქვენ გაქვთ უარყოფითი მასა, მაშინ მიიღებთ მოგერიებას და მასთან ერთად "მწვერვალს". მასა, რომელიც მოძრაობს "მწვერვალზე", მრუდი დაშორდება მისგან. ასე რომ, "ჭები" არსებობს, მაგრამ "მწვერვალები" არა.

წყლის ანალოგია კარგია მანამ, სანამ ვსაუბრობთ იმაზე, რომ ტალღის სიძლიერე მცირდება წყაროდან გავლილი მანძილით. წყლის ტალღა უფრო და უფრო პატარა გახდება, ხოლო გრავიტაციული ტალღა სუსტდება და სუსტდება.

როგორ იმოქმედებს ეს აღმოჩენა დიდი აფეთქების ინფლაციური პერიოდის ჩვენს აღწერაზე?

ამ დროისთვის ეს აღმოჩენა პრაქტიკულად არ მოქმედებს ინფლაციაზე. ასეთი განცხადებების გასაკეთებლად აუცილებელია დიდი აფეთქების რელიქტური გრავიტაციული ტალღების დაკვირვება. BICEP2 პროექტს სჯეროდა, რომ ირიბად აკვირდებოდა ამ გრავიტაციულ ტალღებს, მაგრამ აღმოჩნდა, რომ კოსმოსური მტვერი იყო დამნაშავე. თუ ის მიიღებს სწორ მონაცემებს, ამასთან ერთად დადასტურდება ინფლაციის მოკლე პერიოდის არსებობა დიდი აფეთქების შემდეგ.

LIGO შეძლებს უშუალოდ დაინახოს ეს გრავიტაციული ტალღები (ის ასევე იქნება ყველაზე სუსტი ტიპის გრავიტაციული ტალღები, რომლებსაც ვიმედოვნებთ, რომ აღმოვაჩინოთ). თუ მათ დავინახავთ, ჩვენ შევძლებთ ღრმად ჩავიხედოთ სამყაროს წარსულში, როგორც აქამდე არ შეგვიხედავს და ინფლაციას მიღებული მონაცემებით ვიმსჯელოთ.