19.04.2018

«Моя мечта – обнаружить сигнал от одинокой нейтронной звезды»: нобелевский лауреат о гравитационных волнах

Их появление предсказывали, но до конца в них не верили, пока не обнаружили. Гравитационные волны впервые удалось зафиксировать в августе 2015 года - почти через сто лет после того, как Альберт Эйнштейн заметил их «следы» в своих уравнениях. С тех пор гравитационные волны удалось «поймать» 6 раз.

Что они говорят ученым и как понять язык этих невидимых посланников далеких миров, «Европульсу» рассказала Нобелевский лауреат 2017 года, астрофизик Алисия Синтес. Она руководила испанской группой ученых, работавших на гравитационно-волновой обсерватории проекта LIGO – коллективу этого проекта и удалось обнаружить гравитационные волны, порожденные в ходе слияния черных дыр.

«Это новый для нас канал информации»

Волны переносят энергию на большие расстояния. Известных нам видов волн не так много, а тех, что распространяются в космосе, вообще только два: электромагнитные и гравитационные. Электромагнитные (это и радиоволны, и свет, и высокочастотные излучения от ультрафиолета до гамма-лучей) уже неплохо изучены. До сих пор про дальние звезды и планеты, их движение и даже химический состав мы узнавали только благодаря электромагнитным волнам.

А вот гравитационные волны – это новый для нас канал информации. Теперь мы можем наблюдать одно и то же событие — например, слияние двух звезд — с «точки зрения» и электромагнитных волн, и гравитационных. А это даст нам большую точность понимания того, что на самом деле происходит.

Еще в космосе существуют так называемые реликтовые гравитационные волны, возникшие в результате Большого взрыва. Когда мы научимся их улавливать, мы сможем много понять о том, как зарождалась наша Вселенная: например, как возникли черные дыры или как ведет себя материя в экстремальных условиях.

Благодаря этим наблюдениям мы сможем проверить космологические теории опытным путем. К примеру, мы сможем подтвердить или опровергнуть главную интригу теории струн: существуют ли дополнительные измерения, кроме трех пространственных и временного.

«Если это случится, я снова надену длинное платье, как на вручении Нобелевской премии»

Впрочем, за два с половиной года мы зафиксировали только 6-7 гравитационных волн. На самом деле их, конечно, больше, но из-за технических ограничений большая их часть проходит мимо нас.

Через несколько лет проект LIGO, который фиксирует и изучает гравитационные волны, закроют и будут капитально модернизировать оборудование обсерватории. Работа улавливающих приборов остановится, зато на новом этапе LIGО станет еще мощнее и чувствительнее.

Я очень надеюсь, что мне удастся поработать на новой установке. Моя мечта – обнаружить сигнал от одинокой нейтронной звезды. Не от двух звезд, уже готовящихся к «смерти», а от одной. Это тоже очень массивный объект, который испускает гравитационные волны, но пока их невозможно зафиксировать. Я работаю над этим уже 20 лет. Если это случится, я снова надену длинное платье, как на вручении Нобелевской премии, и это будет очень счастливый день в моей жизни.

Фото: Stuart Rankin / Flickr

«У гравитационных волн есть характерный звук – он похож на запятую»

Помимо сигнала о гравитационных волнах мы получаем много «шума» (лишних данных), и из них надо вычленить сигнал нужной нам частоты и конфигурации.

Хотя гравитационные волны не имеют ничего общего со звуком (звук – это тоже волна, но в космосе она не распространяется), мы можем «услышать» гравитационную вону на этапе обработки данных. Все, что нужно – это запустить данные в программу, которая воспроизводит их как звук. Что интересно, человеческое ухо часто распознает гравитационную волну не хуже, чем компьютерные программы, которые специально заточены на ее поиски.

У тех гравитационных волн, которые нам пока удалось зафиксировать (они пришли от слияний двух очень массивных тел), есть характерный звук. Он похож на запятую: сначала звук низкий, потом он становится выше (это две звезды вращаются друг вокруг друга на огромной скорости) и обрывается: звезды слились и образовалось новое тело.

В интернете даже есть сайты, посвященные «звукам» гравитационных волн, где можно научиться отличать настоящую гравитационную волну от фальшивки.

«Эти исследования повлияют на нашу жизнь»

Нас часто спрашивают, какая может быть практическая польза от гравитационных волн. Пока мы точно не знаем. Но одно можно сказать точно – эти фундаментальные исследования сильно повлияют на нашу жизнь.

Например, GPS-навигация был бы невозможна без космических исследований. А знаете ли вы, что детские подгузники тоже появились благодаря космической программе? Детские впитывающие трусики существовали и раньше, в США их изобрели в середине 1940-х годов. Но именно благодаря исследователям NASA появились новые впитывающие материалы, а сами трусики обзавелись удобными резинками.

Такой сложный проект, как LIGO, требует множество дополнительных разработок, которые не связаны напрямую с космосом, но могут оказаться очень полезными на Земле. Например, мне приходится работать с очень мощными компьютерами, которые сильно шумят. Специально для моих коллег разрабатывают систему шумоподавления, которую уже готовы применять в больницах при работе с мощным оборудованием.
Европульс благодарит Институт Сервантеса в Москве за помощь в проведении интервью.

logo