Астрономи в усьому світі десятиліттями спостерігали за десятками пульсарів — надщільних залишків зірок, що вибухнули, які випромінюють регулярні імпульси радіохвиль, обертаючись із смішною швидкістю, як маяки-втікачі. Минулого тижня десятки фізиків почали обіцяти оприлюднити результати цих спостережень, які з часом можуть змінити наше розуміння Всесвіту.
Увечері 28 червня кілька дослідницьких груп оголосили, що вони знайшли докази низькочастотних гравітаційних хвиль: фантастично довгі хвилі в тканині простору-часу, які змінюють час миготливих сигналів пульсарів на незначну кількість. У ході подальших досліджень мережа пульсарів може діяти як телескоп масштабу галактики, щоб побачити джерела цих хвиль, потенційно даючи підказки про еволюцію мільйонів галактик у всьому Всесвіті.
«Дослідження походження цих гравітаційних хвиль може допомогти нам розповісти історію того, як галактики народжуються, як вони ростуть і як вони вмирають», — сказав Роджер Блендфорд зі Стенфордського університету, який відповів на деякі запитання про важливість оголошення для Stanford News.
Це оголошення є кульмінацією багаторічного збору даних від пульсарів по всій нашій околиці Чумацького Шляху. Що відрізняє ці знахідки від попередніх?
Кілька років тому було оголошено про сигнал про те, що ці астрофізики шукали, але вони не підтвердили ознаки низькочастотних гравітаційних хвиль, а не просто якийсь загальний сигнал. Тепер вони починають бачити характерні сліди самих гравітаційних хвиль. Є все ще певні сумніви, вони повинні бути, але мені здається, що це досить ретельне вимірювання.
Звідки, на думку астрофізиків, могли взятися ці гравітаційні хвилі?
Те, на що вони дивляться, — це фон гравітаційного випромінювання від багатьох недиференційованих джерел — ніби дивлячись крізь туман, бачачи розсіяне світло, а не одне джерело. Однак, коли їхня чутливість покращиться, вони повинні почати бачити найближчі окремі джерела, що утворюють фоновий туман. Скільки часу потрібно, щоб дістатися до цієї точки, залежить від того, наскільки вдосконалюються методи спостереження пульсарів і від того, які джерела гравітаційного випромінювання насправді існують. Провідним кандидатом на джерело того, що вони зараз виявляють, є популяція масивних чорних дір, що зливаються.
Що важливого в дослідженні походження гравітаційних хвиль?
Це може розповісти нам багато про історію життя галактик. Значною частиною цього є те, як вони зливаються разом.
Основна інтерпретація полягає в тому, що давно у нас були менші галактики, які зливалися разом, щоб стати більшими галактиками, і чорні діри в центрах цих галактик також злилися. Але ми не маємо переконливих доказів того, що чорні діри зливаються або як це відбувається, тому що якщо ви справді шукаєте ці парні чорні діри, вони досить сором’язливі. Отже, якщо ідея про те, що ці гравітаційні хвилі походять від злиття чорних дір, буде підтверджена подальшими спостереженнями — і це, безумовно, на правильному шляху, — тоді ми матимемо одну ключову частину історії про те, як зливаються галактики. Це більше схоже на палеонтологію чи археологію, ніж на проведення фізичних експериментів.
Що, на вашу думку, для людей найважливіше зрозуміти про науковий процес, пов’язаний із відкриттям такого масштабу?
Це співпраця. У вас є люди, які є експертами в обробці сигналів, спеціалісти з використання телескопів тощо. І це міжнародне підприємство: є NANOGrav, який спостерігає за пульсарами в США, але там також є п’ять інших команд. Вони збираються об’єднати свої сигнали та спробувати отримати сильніший результат, і він стане ще кращим у майбутньому, оскільки вони спостерігатимуть ще більше пульсарів протягом більш тривалих періодів часу. Усі вони повинні конкурувати, співпрацювати та співпрацювати. Це складно! І за все це потрібно заплатити — варто віддати належне Національному науковому фонду за те, що він продовжував ці дослідження протягом 15 років. Це багато роботи, і я був би дуже здивований, якби в цьому був якийсь серйозний недолік. Здається, ми відкриваємо нове вікно у всесвіт. Джерело