Что такое гравитационные волны?

Существование гравитационных волн было впервые предсказано Альбертом Эйнштейном в 1916 году. Согласно созданной им теории общей теории относительности, гравитация возникает из-за того, что масса искажает ткань пространства и времени. Когда любой объект, имеющий массу движется, он генерирует гравитационные волны, которые движутся со скоростью света, растягивая и сжимая пространство-время на своем пути.

Гравитационные волны необычайно слабы, что делает их чрезвычайно трудными для обнаружения, и даже Эйнштейн не знал, действительно ли они существуют. Спустя столетие, в 2016 году, исследователи успешно обнаружили первые прямые свидетельства существования гравитационных волн, используя лазерную обсерваторию гравитационно-волновой интерферометрии (LIGO). За эту работу в октябре 2017 года трое ученых были удостоены Нобелевской премии 2017 года по физике.

 Что такое нейтронные звезды?

Нейтронные звезды, как и черные дыры, – это остатки звезд, погибших при катастрофических взрывах, известных как сверхновые. Когда звезда становится сверхновой, ее материал разрушается, и образуется плотное ядро. Если это ядро ​​достаточно массивное, оно может образовать черную дыру, которая обладает настолько мощным гравитационным полем, что даже свет не может покинуть ее пределы. Менее массивное ядро ​​образует нейтронную звезду, названную так потому, что ее гравитационное притяжение достаточно велико, чтобы раздавить протоны вместе с электронами для образования нейтронов.

Хотя нейтронные звезды обычно малы, диаметром около 19 километров или около того, они настолько плотны, что масса нейтронной звезды может быть примерно такой же, как у Солнца. Чайная ложка материала нейтронной звезды имеет массу около миллиарда тонн, что делает нейтронные звезды самыми плотными, помимо черных дыр, объектами во Вселенной.

Открытие гравитационных волны от нейтронных звезд

17 августа передовой LIGO и продвинутая Дева (текущие обновленные версии обеих обсерваторий) обнаружили сигнал гравитационной волны, обладающий необычайным количеством энергии – «примерно в миллиард раз больше энергии светимости Млечного Пути», – сообщил Манси Касливал (Mansi Kasliwal) из Калифорнийского технологического института в Пасадене.

«Этой энергии было достаточно, чтобы затмить 100 миллиардов звезд в нашей галактике примерно в миллиард раз за те примерно 50 секунд, которые длилось событие», – сказал Касливал, один из многих ученых, принимавших участие в этом открытии.

“Этим событием, как мы считаем, стало впервые зарегистрированное слияние двух нейтронных звезд. Один из основных признаков того, что сигнал пришел именно из-за такого слияния, – это его продолжительность. Это самый длинный сигнал гравитационной волны, обнаруженный на сегодняшний день,” – сказал Касливал.

Черные дыры плотнее нейтронных звезд, поэтому сигналы от их слияний относительно короткие. «Ранее обнаруженные слияния черных дыр продолжались секунду, может быть, две секунды», – сказал Касливал в интервью. « Последнее событие продолжалось почти целую минуту».

“Есть еще один признак того, что этот сигнал возник из-за из слияния нейтронных звезд – это массы объектов, генерирующих эти гравитационные волны. Частота гравитационных волн зависит от массы объектов, которые их генерируют, – чем выше частота, тем меньше масса,” –  сказал Касливал. “Сливающиеся объекты, которые генерировали этот сигнал, были по массе примерно в 1,3 и 1,5 раза больше Солнца, соответственно, что характерно для нейтронных звезд,” – подчеркнул ученый. “Для сравнения – первое слияние черных дыр, обнаруженное LIGO, происходило с участием черных дыр, каждая из которых примерно в 30 раз превосходила по массе наше Солнце», – сказал Касливал.

“Мощность зафиксированного сигнала была намного меньшей, чем та, что наблюдалась при слиянии черных дыр. Слияние нейтронных звезд превратило эквивалент примерно в 0,025 раза массы Солнца в энергию, и это огромное количество», – сказал Касливал. Тем не менее первое слияние черных дыр, обнаруженное LIGO, вызвало превращение в энергию трех солнечных масс, и это превосходило все, что мы когда-либо видели до сих пор», – сказал Касливал.

 

по материалам space.com