Буквально на днях мы рассказывали о том, что датчики гравитационной обсерватории LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) зарегистрировали пятый пакет гравитационных волн, источником которых является столкновение двух нейтронных звезд. Все это, несомненно, весьма интересно, но большинству людей совершенно непонятна эта громкая шумиха вокруг гравитационных волн, за обнаружение которых в этом году была даже присуждена Нобелевская премия по физике. И ниже мы познакомим наших читателей с пятью самыми главными научными открытиями, которые являются прямым следствием успешной «охоты» на гравитационные волны.

Все окружающее нас постоянно «деформируется»

В 1916 году Альберт Эйнштейн предсказал, что массивные движущиеся объекты, такие, как черные дыры или нейтронные звезды, являются источниками деформаций пространственно-временного континуума. Эти деформации, распространяющиеся в виде гравитационных волн, заставляют деформироваться все, через что они проходят, включая Землю и даже наши с вами тела, что было подтверждено обсерваторией LIGO в 2015 году. К счастью для нас такие деформации имеют очень малую амплитуду, поэтому мы их даже и не замечаем, но если бы источник гравитационных волн располагался в относительной близости от Земли, то его влияние проявлялось бы сильнее и, вероятно, внесло бы некоторые коррективы в нашу жизнь и в окружающий нас мир.

Подтверждение существования черных дыр

В том, что черные дыры существуют на самом деле, ученые были уверены уже достаточно давно, в течение нескольких десятилетий минимум. Однако, до последнего времени, все данные и знания о черных дырах были получены лишь косвенными методами и большинство из них имели альтернативные варианты объяснений. Лишь эксперименту LIGO удалось впервые доказать факт существования черных дыр, как и то, что они могут вращаться друг вокруг друга, сталкиваться и сливаться в одну черную дыру больших размеров.

Решение загадки происхождения тяжелых химических элементов

Известно, что в момент Большого Взрыва во Вселенной образовались лишь самые легкие из химических элементов, водород и небольшое количество гелия. Более тяжелые, чем водород, но более легкие, чем цирконий, элементы формируются в достаточных количествах внутри звезд и в моменты взрывов сверхновых. И до последнего времени формирование еще более тяжелых элементов так и оставалось для ученых тайной за семью печатями. Однако, после того как датчики LIGO зарегистрировали гравитационные волны от столкновения нейтронных звезд, другие астрономические инструменты увидели в образовавшемся после взрыва облаке четкие подписи золота, платины и других тяжелых элементов. По предварительным оценкам в результате зарегистрированного столкновения нейтронных звезд одного только золота образовалось в количестве, в 10 раз превосходящем массу Земли. И подобные астрономические события могут являться источником большей части, если не всех тяжелых химических элементов во Вселенной.

Изучение столкновений нейтронных звезд и особенностей кратковременных вспышек гамма-лучей

Когда в недрах галактики NGC 4993 столкнулись две нейтронные звезды, первым проявлением этого события стала сильнейшая вспышка гамма-излучения, зарегистрированная датчиками телескопа Fermi спустя всего несколько секунд после регистрации датчиками LIGO гравитационных волн. Подобные вспышки не раз регистрировались в течение последнего десятилетия, ученые подозревали, что они порождаются столкновениями нейтронных звезд, но до последнего времени никто не мог подтвердить этого предположения. Помимо этого, столкновение нейтронных звезд GW170817 стало первым подобным случаем в истории, наблюдаемым и исследованным практически в режиме реального времени спустя несколько секунд после его свершения.

Подтверждение некоторых моделей, описывающих «работу» Вселенной

Подавляющее большинство всего, что было получено экспериментально в результате регистрации гравитационных волн, было предсказано ранее и изучено при помощи математического моделирования. Ученые уже знали об особенностях и различиях гравитационных волн, порождаемых столкновениями черных дыр или нейтронных звезд, были уверены в существовании черных дыр и даже в том, что в ходе столкновений нейтронных звезд образуются тяжелые химические элементы. Помимо подтверждения всех этих и массы других фактов, регистрация гравитационных волн позволила еще раз измерить скорость расширения Вселенной, а полученные значения достаточно хорошо совпали с измерениями и теоретическими вычислениями, проведенными другими способами.

Учитывая все сказанное выше, можно так сказать, что регистрация и открытие гравитационных волн не принесли нам больших неожиданностей. Но это только пока, и никому еще неизвестно, к чему может привести дальнейшее изучение этого космического явления.