В 5:51ч сутринта северноамериканско източно време на 14 септември 2015г

В 5:51ч сутринта северноамериканско източно време на 14 септември 2015г беше направено едно от най-големите открития в науката. Точно в този миг детекторите на американската обсерватория LIGO в Луизиана  и Вашингтон без значение един от различен откриха доказателства за гравитационни талази, произлизащи от две сливащи се черни дупки на 1.3 милиарда светлинни години. Откритието е сензационно и евентуално сте чули за него.

Това без подозрение е един от най-големите моменти в астрономията, което освен удостоверява теорията на Айнщайн за общата релативност отпреди 100 години, само че и ни дава нов метод да следим вселената. Вероятно обаче към момента имате много въпроси по отношение на гравитационните талази. Какво тъкмо съставляват те? Защо са засечени тъкмо в този миг? Откъде знаем, че са от две сливащи се черни дупки?

Време е да хвърлим малко изясненост по тези въпроси.

Какво е гравитационна вълна?

Гравитационната вълна най-общо казано е разстройване в пространствено-времевия континуум, породено от солиден обект или обекти, както е в този случаи, които се движат или се сливат. При тази двойка черни дупки, сливането им е причина да изгубят маса три пъти колкото нашето Слънце. Това освобождение на сила е провокирало въпросното разстройване в пространствено-времевия континуум – гравитационна вълна. И по този начин, 1.3 милиарда години по-късно тази вълна е достигнала до Земята – и ние я засякохме.

Пространствено-времевият континуум постоянно е обясняван посредством прилика с железни топчета върху гумена поставка. За да използваме същия образец, гравитационните талази могат да бъдат обсъждани като гънки в гумената поставка.

Как сме получили толкоз доста информация от един момент?

Гравитационната вълна е минала през Земята и е произвела много мощен сигнал, засечен и от двата детектора на LIGO, които неотдавна са актуализирани.

Учените са имали визия какви събития биха произвели разнообразни типове къси сигнали. Щом засекат подобен, на помощ идват разнообразни формули и уравнения, с чиято помощ в тази ситуация са разкрили, че става въпрос за две сливащи се черни дупки – едната с 36 пъти по-голяма маса от тази на Слънцето, а другата 29 пъти.

Колко огромна е била вълната?

Когато черните дупки са се слели, освободената сила е изпратила вълна във всички направления като сфера, разширяваща се със скоростта на светлината. Това значи, че когато ни е достигнала, сферата се е простирала в радиус 1.3 милиарда светлинни години във всяка посока. Нещо невъобразимо огромно.

Колко бързо се движат гравитационните талази?

Със скоростта на светлината, както демонстрират засечените сигнали от двата детектора, разминаващи се със 7 милисекунди. Това ни приказва още, че гравитонът (хипотетичната парченце на гравитацията) би трябвало да няма маса, откакто частици с маса не могат да доближат скоростта на светлината. Това може да бъде доказано едвам след спомагателни измервания.

Ако идентифицираме събитие, да вземем за пример свръхнова, което създава светлина и гравитационни талази по едно и също време, евентуално ще успеем да съпоставим скоростта им.

Защо е било значимо детекторите да бъдат пуснат в тъкмо избран миг, с цел да засекат този сигнал?

Всички неща във вселената създава гравитационни талази, само че единствено най-масивните събития огъват пространствено-времевия континуум толкоз видимо. Затова разчитаме на такива огромни галактически събития, изпращащи мощни талази, които можем да измерим.

Моментът, когато двете черни дупки са се слели е създал голяма, измерима гравитационна вълна, 50 пъти по-мощна от всички звезди във вселената взети дружно. Тази вълна е пътувала 1.3 милиарда светлинни години до Земята и с помощта на LIGO сме съумели да засечем извънредно късия миг, когато е минала през планетата ни.

Също като при един телескоп, LIGO е трябвало да бъде включен в подобаващия миг, с цел да улови вълната.

За какво бихме могли да използваме гравитационните талази?

Също като радио вълните, гравитационните са форма на информация и като ги засичаме бихме могли да получим данни от допреди ненаблюдавани кътчета на вселената.

Да вземем да вземем за пример тези две черни дупки. Те са с диаметър по-малко от 150км, само че се намират на 1.3 милиарда светлинни години. Не разполагаме с никакви други принадлежности, с цел да получим информация от толкоз дребни обекти, намиращи се толкоз надалеч. При забележимата светлина едвам долавяме цяла вселена на това разстояние.

Най-интересното може би е, че като откриваме повече такива сливащи се черни дупки ще успеем да надникнем в историята на вселената – евентуално още по-близо до Големия гърмеж.

Как може бъдещите задачи да подобрят LIGO?

Ключовото, което липсва все още е местоположението. Понеже LIGO има единствено два детектора, учените са съумели да засекат единствено посоката на сигнала. Трети детектор ще ни помогне да откриваме по-точно от кое място идват сигналите – нещо, което може да бъде реализирано с идния VIRGO детектор в Италия.

И до момента в който доказването на гравитационните талази единствено по себе си да е една извънредно значима вест, по стичане на събитията това е и първото директно доказателство за съществуването на черните дупки, както и за това, че могат да са по двойки и да се сливат.