Повідомлення про помилку

Warning: ini_set() [function.ini-set]: A session is active. You cannot change the session module's ini settings at this time in drupal_environment_initialize() (line 692 of /home/visnyk-nanu/www/includes/bootstrap.inc).

Вісник НАН України. 2017. № 12. С.64-73
https://doi.org/10.15407/visn2017.12.063

ВЕЛИКІ ПЕРСПЕКТИВИ СЛАБКОГО СИГНАЛУ
Нобелівська премія з фізики 2017 р.

3 жовтня Шведська королівська академія наук оголосила лауреатів Нобелівської премії з фізики за 2017 рік. Нагороду отримали троє американських учених: Райнер Вайс, Баррі Беріш і Кіп Торн за «вирішальний внесок у проект детектора LIGO та спостереження гравітаційних хвиль». Редакція журналу «Вісник НАН України» звернулася до провідних українських учених з проханням прокоментувати цю подію.

Нобелівську премію з фізики за 2017 рік було присуджено Райнеру Вайсу, Баррі Берішу і Кіпу Торну, лідерам міжнародної колаборації LIGO — лазерно-інтерферометричної гравітаційно-хвильової обсерваторії, на детекторах якої вперше вдалося достовірно і безпосередньо зафіксувати гравітаційні хвилі. Існування гравітаційних хвиль передбачено загальною теорією відносності (ЗТВ) Альберта Ейнштейна, однак це гравітаційне випромінювання настільки слабке і, проходячи крізь матерію, так мало на неї впливає, що зареєструвати його на практиці було надзвичайно складно.

Уперше гравітаційні хвилі було виявлено відразу на двох детекторах LIGO 14 вересня 2015 р. Сигнал походив від злиття двох чорних дір масами 36 і 29 сонячних мас, яке відбулося на відстані близько 1,3 млрд світлових років від Землі. Про своє відкриття вчені повідомили 11 лютого 2016 р. (докладно про це див. інтерв’ю з фізиками-теоретиками В.І. Ждановим і Ю.В. Штановим, опубліковане у «Віснику НАН України», 2016, № 4). Максимальна амплітуда сигналу мала порядок 10–21, що становить приблизно одну тисячну діаметра протона. Втім, як зазначено у прес-релізі Нобелівського комітету, цей слабкий сигнал поклав початок революції в астрофізиці, а можливість його детектування стала справжнім тріумфом сучасних технологій.

У червні 2016 р. стало відомо і про другий випадок реєстрації гравітаційних хвиль на детекторах LIGO. 

26 грудня 2015 р. під час циклу досліджень, що розпочався 30 листопада 2015 р. На відміну від першого сигналу, який було чітко видно на фоні завад, другий сигнал виявився слабкішим і не таким явним. Проаналізувавши дані, вчені дійшли висновку, що виявлені гравітаційні хвилі були також породжені злиттям двох чорних дір, проте цього разу з меншими масами — 14 і 8 мас Сонця.

У третій раз детектори LIGO зафіксували гравітаційні хвилі 4 січня 2017 р. Як і в попередніх випадках, хвилі утворилися внаслідок злиття чорних дір на відстані близько 3 млрд світлових років, у результаті чого утворилася нова чорна діра з масою, яка еквівалентна приблизно 49 масам Сонця. Проаналізувавши зареєстровані сигнали, дослідники встановили, що у цієї пари чорних дір напрямки власного обертання, тобто спини, не збігаються, а отже, вони спочатку сформувалися далеко одна від одної, а вже потім утворили подвійну систему.

Вчетверте гравітаційні хвилі вдалося зареєструвати 14 серпня 2017 р., і спочатку навіть з’явилося припущення, що у цьому випадку сигнал утворився від зіткнення між нейтронною зорею і чорною дірою або між двома нейтронними зорями. Однак надалі з’ясувалося, що джерелом гравітаційних хвиль знову було зіткнення двох чорних дір — 31 і 25 сонячних мас. Цього разу гравітаційні хвилі зафіксували не лише детектори LIGO, а й європейський гравітаційно-хвильовий детектор Virgo, який влітку 2017 р. приєднався до спостережень. Детектор Virgo розташований у Європейській гравітаційній обсерваторії (EGO) неподалік від італійського міста Пізи. І хоча чутливість Virgo менша, ніж у детекторів LIGO, працюючи разом, вони можуть підвищити точність відстеження джерел гравітаційних хвиль.

І нарешті 16 жовтня 2017 р., вже після повідомлення про присудження Нобелівської премії, наукові колаборації LIGO, Virgo та їх партнери оголосили, що 17 серпня вони вперше зафіксували гравітаційні хвилі від орбітального руху пари нейтронних зір на відстані близько 130 млн світлових років від Землі. Електромагнітне випромінювання, що виникло в результаті зіткнення цих зір, зареєстрували також понад 70 наземних і космічних телескопів, які проводять спостереження в різних діапазонах довжин хвиль. Це перший випадок, коли космічну подію спостерігали як за гравітаційними хвилями, так і за електромагнітним випромінюванням.

Повний текст