Сигнал от слияния черных дыр засекли на Земле 7 млрд лет спустя. Почему это заинтриговало ученых?

В мае 2019 года лазерные детекторы в США и Италии засекли очередную гравитационную волну. Сигнал длился всего десятую долю секунды, но ученые установили: это «след» от столкновения двух массивных черных дыр. Космический катаклизм произошел так далеко, что сигналу понадобилось семь миллиардов лет, чтобы добраться до нашей планеты.

Художественная интерпретация столкновения двух черных дыр © Mark Myers, ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav)

В результате слияния двух черных дыр массой в 85 и 66 солнечных образовалась черная дыра массой, в 142 раза превышающей массу Солнца. При этом восемь солнечных масс выделились в качестве гравитационного излучения (энергия, равная аннигиляции восьми Солнц). Этот сигнал и удалось зафиксировать на Земле семь миллиардов лет спустя. 

Образовавшаяся в результате столкновения черная дыра оказалась самой тяжелой из всех, обнаруженных с помощью гравитационных волн. Неординарными ученые называют и сами столкнувшиеся объекты: такие черные дыры (массой 85 и 66 солнечных) не могут образоваться в результате коллапса ядра звезды, и поэтому не вписываются в известные представления о рождении черных дыр.

Открытие было сделано международной коллаборацией LIGO и VIRGO, объявившей об этом 2 сентября 2020 года. LIGO — это американская лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория, расположенная в штатах Луизиана и Вашингтон. VIRGO — это франко-итальянский детектор гравитационных волн Европейской гравитационной лаборатории недалеко от итальянской Пизы.

Существование гравитационных волн было предсказано Альбертом Эйнштейном на основе Общей теории относительности. Но потребовалось больше века, чтобы экспериментально это подтвердить. Проект LIGO и VIRGO в сентябре 2015 года совершил открытие гравитационных волн путем прямого детектирования, за что в 2017 году была присуждена Нобелевская премия по физике.

Что такое черные дыры и как они образуются? Что такое гравитационные волны и как они помогают изучать Вселенную? Как возможно засечь сигнал космического события, произошедшего семь миллиардов лет назад? С этими вопросами мы обратились к ведущему специалисту по гравитационной астрономии, участнику проекта VIRGO Станиславу Бабаку. Станислав Бабак — исследователь в Лаборатории астрочастиц и космологии (Париж), участник научного коллектива LISA — будущего проекта Европейского космического агентства и NASA по поиску гравитационных волн в космосе.

20:24

Станислав Бабак о гравитационных волнах и о том, как их засекают на Земле

Ксения Гулиа

1:21 Что такое черные дыры и почему они образовываются?

3:27 Что будет, если провалиться за горизонт событий?

4:26 Правда ли, что черная дыра может поглотить Землю?

5:25 Сколько черных дыр уже открыто?

6:24 Что такое гравитационные волны?

8:05 Как с помощью гравитационных волн можно зафиксировать столкновение черных дыр?

9:45 Как работают детекторы гравитационных волн LIGO и VIRGO?

11:07 О недавнем открытии слияния двух черных дыр

12:47 Какие версии появления двух черных дыр необычно большой массы?

13:30 Как две черные дыры могли «найти друг друга»?

15:20 Самая тяжелая черная дыра, обнаруженная с помощью гравитационных волн

16:43 Что еще удалось открыть с помощью гравитационных волн с 2015 года?

18:16 Как гравитационные волны помогают изучать Вселенную?