«Действительно узнать что-то о черной дыре можно, только прыгнув в нее».
Сейчас время удивительных открытий. Только что прозвучала новость об открытии новой планеты Солнечной системы. 11.02.16 (в 18:30 по МСК), ученые сообщили, что гравитационные волны, «складки» ткани пространства-времени, предсказанные общей теорией относительности Эйнштейна 100 лет назад, были обнаружены детектором LIGO. Само событие произошло 14 сентября 2015 года в 13:51 по московскому времени, но ученым потребовалось время, чтобы все проверить и перепроверить. «Дальнейшие наблюдения за гравитационными волнами помогут разрешить многие тайны и проблемы современной физики и космологии, в том числе измерить, с какой скоростью расширяется Вселенная, следя за слияниями нейтронных звезд, а также попытаться проверить теорию струн на практике».
«Гравитационные волны были порождены парой сливающихся черных дыр, чьи массы в 29 и 36 раз превышали солнечную, на расстоянии в 1,3 миллиарда световых лет от Земли, ориентировочно в созвездии Кита или Рыб. За доли секунды примерно три солнечных массы превратились в гравитационные волны, максимальная мощность излучения которых была примерно в 50 раз больше, чем от всей видимой Вселенной».

«Гравитационные волны, согласно теории относительности Эйнштейна, испускает любая материя, движущаяся с ускорением. Чем выше ускорение и масса объекта, тем более заметными они будут. Потенциальные источники этих волн, в том числе пары нейтронных звезд, белых карликов и черных дыр, расположены так далеко от Земли, что исходящие от них волны почти невозможно зафиксировать». Поэтому для землян «воздействие гравитационных волн оказалось настолько слабым, что ученым пришлось проявлять чудеса изобретательности, чтобы поймать его. На четыре километра регистрируемое отклонение составляет лишь 10 в минус 19 степени метра – это в десять тысяч раз меньше диаметра протона, ядра атома водорода».

В 1992 году по предложению американских ученых и на деньги американского Национального научного фонда было создано проект LIGO. Международное научное сообщество Ligo включает в себя около 40 научно-исследовательских институтов и 600 отдельных учёных, работающих над анализом данных, поступающих с LIGO и других обсерваторий. В составе коллаборации работают и две научные группы из России: группа член-корр. РАН В. Б. Брагинского (Кафедра физики колебаний Физического факультета МГУ, Москва) и группа член-корр. РАН А. М. Сергеева (Институт прикладной физики РАН, Нижний Новгород).
Открытие было подтверждено и другим детектором гравитационных волн VIGO, расположенным в Евопейской гравитационной обсерватории, вблизи итальянского города Пиза). Официальное сообщение об открытии прозвучало в Вашинтоне, Москве и Пизе.

Постройка LIGO, начатая в 1992 году, потребовала около миллиарда долларов США, и она была закончена лишь в 2000 году. Теоретические и экспериментальные исследования и российских ученых нашли свое воплощение при создании детекторов нового поколения, обладающих большей чувствительностью. В 2015 году после обновления LIGO была повторно перезапущена обсерватория, и за половину прошлого года, как рассказывает российский физик, она набрала столько же данных, сколько LIGO мог бы собрать за 20 лет работы на прежней чувствительности».

Еще немного объяснений буквально «на пальцах» о смысле и значении сделанного открытия. В своей статье, написанной 4 года назад, физик Сергей Попов рассказывал о природе черных дыр и предсказывал открытие гравитационных волн в 2015-2016 гг. И, как видим, не ошибся.
Каким образом можно зарегистрировать действие гравитационных волн? «Когда гравитационная волна где-то проходит, она сжимает-растягивает все на своем пути. Эффект слабый, но измеримый. Представьте, на расстоянии нескольких километров друг от друга в тоннеле, где создан вакуум, висят тяжелые зеркала. Между зеркалами бегает лазерный луч. Когда проходит гравитационная волна, зеркала немного смещаются друг относительно друга, и это можно заметить. Заставляя лазерные лучи взаимодействовать друг с другом, мы получаем интерференционную картинку, которая изменяется, если сдвигаются зеркала.
Теперь представим экстремальный случай: мы берем одну черную дыру и кидаем в другую черную дыру. Вроде бы должна выделиться куча энергии, и она выделяется! Но только в виде чего? Вся эта огромная энергия выделяется в виде гравитационных волн. Если в системе сливаются две черные дыры, то возникает очень мощный гравитационно-волновой сигнал. Вот его как раз и поймают».
До этого момента были лишь косвенные доказательства существования гравитационных волн (нобелевская премия по физике 1993 года) и черных дыр.
«Но если ученые все-таки зафиксируют сигнал от слияния черных дыр, то, во-первых, мы напрямую увидим сигнал, докажем, что есть гравитационные волны, что геометрическая теория гравитации верна. Это будет очень важно для фундаментальной физики. И, во-вторых, одновременно мы откроем черные дыры, потому что это будет действительно взаимодействие двух горизонтов. Сигнал от процесса слияния позволит сказать, что у взаимодействующих объектов нет твердых поверхностей. Две дыры сольются, образуют единую дыру, ее горизонт будет дрожать какое-то время, от этого также можно зарегистрировать гравитационно-волновой сигнал».
В результате слияния образовалась черная дыра в 62 солнечных массы. Остальное вы уже знаете.
Материал подготовлен на основе статей с сайта ria.ru и статьи http://postnauka.ru/faq/7342