Гравитационные волны

Однако он считал, что этот эффект настолько незначителен, что его, наверняка, никогда не удастся доказать. Он ошибался. Путешествие через сто лет исследований к величайшему открытию в физике этого тысячелетия.

1916

Существование гравитационных волн

Альберт Эйнштейн публикует статью под названием «Приблизительная интеграция уравнений поля гравитации». В ней он впервые предсказывает существование гравитационных волн. Он выводит их из уравнений своей общей теории относительности, опубликованной им в 1915 году.

1918

Новые формулы

Альберт Эйнштейн сформулировал уравнение, описывающее излучение гравитационных волн, которое в научном сообществе до сих пор считается верным практически без изменений.

1936

Существуют ли гравитационные волны или нет?

У Эйнштейна возникают сомнения в верности его теории. Вместе со своим коллегой Натаном Розеном он пишет статью, в которой они утверждают, что опровергают существование гравитационных волн. Один из рецензентов обнаруживает ошибку в аргументации; в итоге статья публикуется с совершенно другими выводами. Остаются сомнения: существуют ли гравитационные волны или нет.

У Эйнштейна возникают сомнения в верности его теории. Вместе со своим коллегой Натаном Розеном он пишет статью, в которой они утверждают, что опровергают существование гравитационных волн. Один из рецензентов обнаруживает ошибку в их рассуждениях; в итоге статья публикуется с совершенно иными выводами. Остаются сомнения: существуют ли гравитационные волны или нет.

1957

«Sticky Bead» — мысленный эксперимент

В Чапел-Хилле, штат Северная Каролина, проходит международная конференция, посвященная теории относительности Эйнштейна. В центре внимания находится знаменитый мысленный эксперимент Ричарда Феймана «Sticky Bead». В нем физик описывает воздействие гравитационной волны на шарик, который движется вверх и вниз по палке, при этом выделяя тепло за счет трения. Исследователи приходят к выводу, что гравитационные волны должны существовать.

1960

Физик Йозеф Вебер проводит первые эксперименты по обнаружению едва уловимых проявлений гравитационных волн.

1969

Проверка прошла успешно?

Вебер объявил, что ему удалось обнаружить гравитационные волны. Эта новость вызвала большой резонанс и побудила ученых со всего мира провести последующие эксперименты. Однако ни один из этих экспериментов не смог подтвердить открытие Вебера.

1974

Косвенное доказательство

Двум американским астрономам Джозефу Тейлору и Расселу Халсу удалось косвенно подтвердить существование гравитационных волн: они заметили, что период обращения двух звезд крайне медленно, но неуклонно сокращается. Таким образом, система, очевидно, теряет энергию. Единственным объяснением этого явления, которое нашли исследователи, является излучение гравитационных волн.

1992

В США ученые запускают в эксплуатацию обсерваторию LIGO (лазерно-интерферометрическая обсерватория гравитационных волн). Новая технология в четыре раза чувствительнее предыдущих систем. Тем не менее первые попытки обнаружить гравитационные волны заканчиваются неудачей.

1993

Американские астрономы Тейлор и Халс получают Нобелевскую премию по физике за косвенное обнаружение гравитационных волн.

2015

Детекторы LIGO обнаруживают гравитационные волны

14 сентября 2015 года ученые с помощью измерительных приборов в обсерватории LIGO зафиксировали решающий сигнал из космоса, возраст которого составляет 1,3 миллиарда лет. Две черные дыры слились воедино. На последней стадии, длившейся менее секунды, гигантская черная дыра излучала настолько мощные гравитационные волны, что детекторы LIGO смогли их зафиксировать на Земле. Ученые приступают к анализу данных.

2016

Научная сенсация

Ученые завершили анализ данных. Теперь они уверены: сигнал, который они зафиксировали в 2015 году с помощью детекторов LIGO, на 99,99999 процента является гравитационной волной. Это настоящая научная сенсация.

2019

Сигналы с расстояния в 520 миллионов световых лет

Международная сеть детекторов гравитационных волн зафиксировала второй сигнал от сливающихся нейтронных звезд. 25 апреля 2019 года детекторы LIGO (Ливингстон) и Virgo классифицировали сигнал под индексом GW190425 как «событие высокой значимости». Сигнал пришел с расстояния около 520 миллионов световых лет, что в четыре раза дальше, чем первая гравитационная волна от слияния нейтронных звезд в августе 2017 года. Исследователи из Института Альберта Эйнштейна в Ганновере внесли вклад в это открытие, разработав методы обнаружения и анализа сигнала. Они создали модели гравитационных волн, которые ожидаются при слиянии нейтронных звезд.

2020

Сигнал, которого еще не было

Ожидания исследователей гравитационных волн оправдались: обнаружение гравитационных волн стало для них повседневной работой. Но теперь они опубликовали сигнал, которого раньше никогда не видели: GW190412 впервые показывает, как сливаются две черные дыры с очень разной массой — меньшая черная дыра, масса которой примерно в восемь раз превышает массу нашего Солнца, поглощается большой черной дырой, масса которой примерно в 30 раз превышает массу Солнца. Это наблюдение не только позволяет проводить более точные измерения астрофизических свойств системы, но и дает возможность ученым LIGO-Virgo подтвердить ранее не проверенное предсказание общей теории относительности Эйнштейна.