Ученые, работающие с двумя датчиками гравитационного детектора Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory (LIGO), объявили об обнаружении второго подтвержденного «пакета» гравитационных волн, источником которых является столкновение черных дыр. Гравитационные волны — это искажения пространственно-временного континуума, создаваемые самыми высокоэнергетическими событиями и явлениями во Вселенной. Анализ этих волн, которые являются носителем уникальной научной информации, позволяет ученым «увидеть» то, что недоступно при использовании обычных телескопов и других астрономических инструментов. Это, в свою очередь, позволяет расширить наши знания о Вселенной, о процессах и событиях, происходящих в ее «бездонных» глубинах.

Тема гравитационных волн впервые была затронута в 1916 году в рамках Общей теории относительности Альберта Эйнштейна. Но в те времена, и в течение почти целого столетия технологии не позволяли создать инструмент, способный зарегистрировать слабые колебания пространственно-временного континуума. Таким инструментом стал гравитационный детектор LIGO, при помощи датчиков которого впервые были зарегистрированы гравитационные волны, о чем было объявлено в начале 2016 года. Второй «пакет» гравитационных волн был зарегистрирован датчиком LIGO в декабре 2015 года, однако, об этом было объявлено только на днях, а столь значительный разрыв во времени объясняется необходимостью самой тщательной проверки имеющихся данных.

Каждый из датчиков гравитационного детектора LIGO представляет собой луч лазерного света, отражающийся от зеркала, удаленного на расстояние в 4 километра от источника. Если во время «полета» луча в пространстве присутствуют гравитационные волны, это вызывает искривление траектории движения луча света. Высокочувствительные сенсоры измеряют отклонение луча отраженного света с высочайшей точностью, разрешающая способность детектора позволяет измерить отклонение луча на величину, равную диаметру протона.

Проведенная не так давно модернизация оборудования детектора LIGO позволила увеличить чувствительность датчиков в 1000 раз, приблизительно на такую же величину увеличилось количество научной информации, получаемой при помощи этих датчиков. Все это позволило ученым 14 сентября 2015 года зарегистрировать первый пакет гравитационных волн, источником которых являлось столкновение двух черных дыр, масса которых в 29 и 36 раз превышает массу Солнца. И это событие открыло эру так называемой гравитационной астрономии.

Еще одной вещью, которая обеспечивает успешное детектирование гравитационных волн, является весьма и весьма мощный компьютер, который производит анализ всех получаемых данных. Вычислительной мощности этого компьютера достаточно для расчетов алгоритмов выделения сигнала гравитационных волн из фоновых шумов, при этом, компьютер выдает готовые результаты спустя 70 секунд после подачи ему сырых необработанных данных.

«Пролопачивая» в очередной раз при помощи компьютера все имеющиеся данные, ученые LIGO Scientific Collaboration обнаружили в них еще один пакет гравитационных волн. Событие, породившее эти волны, произошло порядка 1.4 миллиардов лет назад и этим событием являлось столкновение и слияние черных дыр, масса которых в 8 и 14 раз превышает массу Солнца. Относительно небольшие черные дыры породили незначительные колебания пространственно-временного континуума, которые были зарегистрированы только благодаря высокой чувствительности обновленного детектора LIGO, но и этой чувствительности хватило лишь на то, чтобы уловить волны, возникшие только на последних 27 оборотах черных дыр друг вокруг друга.

Волны от столкновения были зарегистрированы сначала датчиком LIGO в Ливингстоне. Спустя 1.1 миллисекунду их зарегистрировал датчик в Ханфорде. Измеренная с высокой точностью временная задержка позволила астрономам приблизительно определить направление на источник гравитационных волн, куда потом были наведены телескопы для регистрации света в видимом диапазоне, который также был порожден катастрофическим столкновением. Поиски вспышки света от столкновения проводился непрерывно в течение трех недель, но, к сожалению, они не дали положительных результатов.

Регистрация второго пакета гравитационных волн уже позволяет ученым прогнозировать частоту, с которой происходят события, являющиеся источниками этих волн. Все это будет учтено во время второго этапа работы детектора LIGO, который начнется осенью этого года. Оборудование детектора, получившее еще целый ряд дополнений, позволит собрать и проанализировать в два раза больший объем информации, нежели объем, собранный за первый период работы.

Кроме всего этого, вскоре к детектору LIGO присоединится европейский детектор Virgo. Это позволит более точно определять местоположение источника сигналов, место, куда будут наводиться самые мощные на Земле телескопы после регистрации очередных пакетов гравитационных волн.