Российские учёные, участвовавшие в открытии гравитационных волн, прокомментировали сенсационное событие и объяснили, какие перспективы оно открывает перед фундаментальной наукой, а их сибирские коллеги рассказали, развивается ли сейчас астрофизика в Новосибирске.
11 февраля коллаборация LIGO, проводившая эксперименты на базе лазерной интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории, сообщила о научной сенсации. Детекторы, расположенные в Ливингстоне и Хэнфорде, зарегистрировали сигнал гравитационных волн, источником которых стало слияние двух черных дыр, произошедшее около 1,3 млрд лет назад.
«Детекторы готовились к новому заходу. Их чувствительность была сильно увеличена по сравнению с предыдущими годами, и это стало решающим фактором. Есть специальная программа, которая ищет сигнал в шуме. Когда она зафиксировала сигнал, то отправила автоматическое сообщение по email. Люди в разных местах Европы стали разбираться, проверять, действительно ли это гравитационные волны. Потом определили: сигнал достоверный и соответствует слиянию двух чёрных дыр. Потребовалось четыре месяца и примерно тысяча человек, чтобы понять и доказать всему миру, что это реально произошло», — рассказывает один из авторов открытия гравитационных, профессор Международного университета во Флориде, ученый российского происхождения Сергей Клименко. Его научная группа внесла большой вклад как в создание самого детектора (существенная часть которого разработана и построена ею), так и в развитие алгоритма обработки данных.
Сергей Клименко закончил НГУ, 15 лет (с 81 года по 96) проработал в ИЯФ СО РАН, где защитил кандидатскую диссертацию. Вместе с сибирскими коллегами участвовал в проекте ЦЕРНа ATLAS.
«Теперь мы умеем искать такие сигналы, которые раньше невозможно было находить никакими другими способами. Они не видны в телескоп, ни в каких других спектрах излучения, кроме как в гравитационных волнах. Это даёт совершенно новые взгляды о Вселенной — как она образовалась, как происходила её эволюция, и открывает абсолютно иной вид астрономии. Человечество обрело дополнительное чувство: оно научилось «слышать» Вселенную», — говорит учёный.
Люди давно уже были уверены, что гравитационные волны существуют. В 1970-х годах проводились эксперименты, которые показали: именно благодаря этому явлению излучает энергию двойная система нейтронных звёзд. «Но это было непрямое наблюдение — примерно так же, как судить о существовании слона, ни разу его не видя, из рассказа других людей. А сейчас мы посмотрели на всё это вживую и установили, что оно хорошо согласуется с общей теорией относительности», — продолжает Сергей Клименко.
По его словам, в ближайшие годы будут запущены другие детекторы, первый из которых — франко-итальянский VIRGO, расположенный в Европейской гравитационной обсерватории. Он должен быть введён в строй уже через год. Возможно, VIRGO присоединится к следующему заходу LIGO, который запланирован на август 2016 года.
«Мы ожидаем, что чувствительность LIGO вырастет примерно в три раза, достигнет проектной мощности, и, возможно, будет фиксировать до нескольких сотен событий разного типа в год. То есть, следующие три-пять лет будут довольно напряжёнными. Вероятно, мы найдём какие-то другие источники гравитационных волн — например, от двойных нейтронных звёзд», — комментирует исследователь.
Старший научный сотрудник Национального института ядерной физики Италии Юрий Миненков участвует в проекте VIRGO. Его группа занимается созданием системы, которая позволяет нивелировать негативные эффекты при нагревании зеркал во время прохождения через них лазерного луча.
В 2007 году была образована коллаборация LIGO- VIRGO и началась совместная работа. Основной вклад VIRGO в открытие гравитационных волн: участие в создании программ, которые анализировали экспериментальные данные.
«Для получения надёжных данных одного детектора недостаточно, нужно, как минимум, два. Это позволяет гораздо точнее измерить положение источника и его параметры и исключить ошибки. Скоро VIRGO войдёт в строй и начнётся эра мониторинга космического пространства. Это будет продолжаться примерно до 2018 года, потом предполагается дальнейшее улучшение и повышение чувствительности имеющихся приборов, а затем будут вестись работы по проектированию и конструированию гравитационных детекторов на основе интерферометров третьего поколения. Предполагается, что они расположатся под землёй, будут охлаждаться. Строительство подобного устройства уже стартовало в Японии, — рассказывает Юрий Миненков — При поиске участка Земли, где можно было бы размещать детекторы третьего поколения, рассматриваются также и места в России — нужна достаточно твёрдая и малосейсмичная область, которых не так много на Земном шаре».Интерферометры LIGO и VIRGO довольно похожи. Небольшое отличие присутствует в ширине плеч (у первого — четыре км, у второго — три) и системе подвесок против сейсмического колебаний Земли (у VIRGO более сложная).
«Преимущество гравитационной астрономии заключается в том, что мы можем наблюдать состояние Вселенной практически сразу после Большого взрыва. Ни один другой канал не может так близко подойти к её зарождению», — добавляет исследователь.
Заместитель директора по научной работе Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН доктор физико-математических наук Юрий Тихонов рассказал о том, что уделять внимание астрофизике начали и в Новосибирске: «В настоящее время мы участвуем в двух крупных коллаборациях. Одна из них — эксперимент по гамма-астрономии «Тайга», осуществляющийся на берегу Байкала. Он представляет собой поиск новых объектов при больших энергиях гамма-лучей. Также, начиная с прошлого года, ИЯФ СО РАН официально участвует в Dark Side — эксперименте по поиску тёмной материи в лаборатории Гранд-Сассо в Италии, для которого развивает методики детектирования».
Новосибирский государственный университет тоже не отстаёт — недавно там появился центр астрофизики и астрономии (в нём даже есть англоязычная аспирантура). Он представляет собой организованную на средства мегагранта совместную лабораторию НГУ и ИЯФ СО РАН, которая принимает участие в проектах института.
«Российская наука очень сильна, в ней было получено много хороших результатов, но, к сожалению, до сих пор ощущается некоторая изолированность», — замечает Сергей Клименко. Возможно, новые исследования помогут её преодолеть.
Диана Хомякова
Фото: (1,3) — автора, (2) — из открытых источников
