Нобелевская премия 2017 года - Как мы услышали звук столкновения двух черных дыр

Нобелевская премия по физике 2017 года была присуждена за экспериментальное обнаружение гравитационных волн, возникших при слиянии двух чёрных дыр. Это событие, получившее обозначение GW150914, зарегистрировали 14 сентября 2015 года детекторы LIGO. Как это было возможно Гравитационные волны — это колебания пространства-времени, распространяющиеся со скоростью света. Их существование теоретически предсказал Альберт Эйнштейн в 1916 году в рамках общей теории относительности. Однако их обнаружение оказалось крайне сложной задачей из-за чрезвычайной слабости взаимодействия с материей. Для регистрации волн использовались лазерно-интерферометрические детекторы LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), расположенные в Ливингстоне (США, штат Луизиана) и Хэнфорде (США, штат Вашингтон). Их чувствительность позволяла фиксировать крайне малые искажения пространства — порядка 10⁻²¹ метра. Принцип работы детекторов основан на интерферометре Майкельсона. Лазерный луч разделяется и отражается от зеркал, находящихся на расстоянии 4 км друг от друга. При прохождении гравитационной волны пространство немного сжимается в одном направлении и растягивается в другом, что нарушает интерференционную картину. Как услышали звук Сигнал от слияния двух чёрных дыр (массы которых составляли 29 и 36 масс Солнца) достиг Земли и был зарегистрирован детекторами 14 сентября 2015 года в 09:50:45 UTC. Он представлял собой короткий всплеск («чирп»), частота которого нарастала от 35 Гц до 250 Гц. Ключевой момент: детектор в Ливингстоне зафиксировал сигнал на 7 миллисекунд раньше, чем в Хэнфорде. Анализируя эту задержку, учёные определили, что источник сигнала находился в южном полушарии небесной сферы. Чтобы «услышать» этот звук, учёные преобразовали зарегистрированные данные в аудиоформат. Для этого применялись математические алгоритмы, которые «растягивали» сигнал в область слышимых частот, так как гравитационные волны не распространяются в средах, подобных воздуху. В результате получился аудиозапись, где частота сигнала соответствовала бы частоте «чириканья» чёрных дыр. Кто получил премию Лауреатами Нобелевской премии 2017 года стали трое американских физиков: Райнер Вайсс, Кип Торн и Барри Бэриш. Премия была присуждена за решающий вклад в создание обсерватории LIGO и экспериментальное обнаружение гравитационных волн. Значение открытия Это открытие стало триумфом общей теории относительности и дало начало новому направлению в астрономии — гравитационно-волновой астрономии. Теперь мы можем изучать Вселенную, наблюдая не только электромагнитное излучение, но и рябь пространства-времени, возникающую при катастрофических событиях.