Наблюдение за столкновениями гигантских космических объектов — это одно из величайших удовольствий для астрономов. Поэтому совсем не неудивительно то радостное волнение, с которым они объявили о том, что впервые в истории науки зафиксировали слияние двух самых экстремальных объектов Вселенной — черной дыры и нейтронной звезды. Ещё большее уважение внушает тот факт, что это было не прямое наблюдение, а результат исследования ряби пространственно-временного континуума, то есть гравитационных волн.
Черные дыры и нейтронные звезды — это останки взорвавшихся сверхновыми массивных звёзд. Если умирающее светило примерно в два-три раза тяжелее Солнца, оно превращается в нейтронную звезду — невероятно плотный космический объект, состоящий в основном из нейтронов. Тела большего размера коллапсируют в черные дыры. Крупные звезды часто рождаются парами. Но они рано или поздно умирают, поэтому вращение друг вокруг друга черной дыры и нейтронной звезды не является из ряда вон выходящим событием. Астрономы ранее наблюдали столкновение двух черных дыр и двух нейтронных звезд, но коллизия представителей двух разных классов была зарегистрирована впервые. Это событие, что вполне ожидаемо, было обнаружено гравитационно-волновыми обсерваториями LIGO и VIRGO, находящимися соответственно в США и Италии.
Принцип обнаружения гравитационных волн можно проиллюстрировать на примере вашего дивана. Вам совершенно не обязательно видеть, что на него сел кто-то ещё, вы чувствуете это по тому, как под весом присоседившегося деформируется поролон. Общая теория относительности Эйнштейна утверждает, что гравитация искривляет структуру Вселенной схожим образом. И нейтронные звезды, и черные дыры отличаются колоссальной силой гравитации, поэтому их столкновение вызывает крупное возмущение, которое чувствуется на гигантском расстоянии — в данном случае это ни много ни мало 900 миллионов световых лет.
LIGO и VIRGO обнаруживают эти гравитационные волны с помощью метода интерферометрии, который использует два лазера, расположенные под прямым углом друг к другу. Когда возмущение накрывает детектор, пространство в буквальном смысле становится короче в одном направлении и длиннее в другом. Лазерные лучи в этом случае преодолевают разную дистанцию, и сбой в их ранее синхронной работе свидетельствует о прохождении гравитационной волны. Всё вроде бы довольно просто, но на самом деле это настолько сложная для практической реализации технология, что она принесла своим создателям Нобелевскую премию.
Отслеживая данные нескольких детекторов, ученые могут отфильтровать фоновый шум и с помощью триангуляции устанавливать конкретную точку во Вселенной, где произошло событие. Слияние черной дыры и нейтронной звезды — это не просто пополнение космической кунсткамеры. Астрономы ничего не коллекционируют ради того, чтобы оно просто было. Они надеются, что, изучение данных, показывающих, как черная дыра разорвала нейтронную звезду, поможет лучше понять структуру нейтронных звезд и то, насколько они устойчивы к сильному внешнему воздействию.
