Метка: гравитационные волны

Все, кто сколь­ко-нибудь инте­ре­су­ет­ся кос­мо­ло­ги­ей, зна­ют, что на ран­них эта­пах эво­лю­ции Все­лен­ной веще­ство в ней было очень горя­чим и плот­ным, а темп рас­ши­ре­ния Все­лен­ной — огром­ным. Пожа­луй, менее извест­но, что дан­ные наблю­да­тель­ной кос­мо­ло­гии неопро­вер­жи­мо сви­де­тель­ству­ют о том, что эта ста­дия, кото­рую назы­ва­ют ста­ди­ей горя­че­го Боль­шо­го взры­ва (клю­че­вое сло­во здесь — «горя­че­го»), была не самой пер­вой, что до этой ста­дии была еще какая-то эпо­ха (а воз­мож­но, и не одна) с кар­ди­наль­но ины­ми свой­ства­ми…

7 июня 2018 года в куль­тур­но-про­све­ти­тель­ском цен­тре «Архэ» состо­я­лась лек­ция ака­де­ми­ка РАН Вале­рия Руба­ко­ва о хигг­сов­ском бозоне и про­хо­дя­щих сей­час на БАКе иссле­до­ва­ни­ях. С любез­но­го согла­сия «Архэ» пуб­ли­ку­ем авто­ри­зо­ван­ное В. А. Руба­ко­вым изло­же­ние этой лек­ции, под­го­тов­лен­ное Бори­сом Штер­ном.

Вита­лий Его­ров: «На самом деле Илон Маск не сде­лал ниче­го фан­та­сти­че­ско­го. Такое делал Коро­лёв, делал Глуш­ко. Такое дела­ли совет­ские люди и могут сде­лать рус­ские. Маск не обле­тел нас в тех­но­ло­ги­ях. Он обле­тел в смыс­лах». Мы попро­си­ли веду­щих рос­сий­ских уче­ных и попу­ля­ри­за­то­ров кос­мо­нав­ти­ки отре­а­ги­ро­вать на эту репли­ку В. Его­ро­ва.

С осе­ни 2015 года аме­ри­кан­ский двой­ной детек­тор волн тяго­те­ния Advanced LIGO вме­сте с млад­шим ита­льян­ским парт­не­ром VIRGO отло­ви­ли гра­ви­та­ци­он­ные сле­ды встре­чи чер­ных дыр. Прав­да, гра­ви­та­ци­он­ный след фина­ла это­го ката­клиз­ма пой­мать не уда­лось…

17 авгу­ста 2017 года уче­ные впер­вые заре­ги­стри­ро­ва­ли гра­ви­та­ци­он­ные вол­ны от сли­я­ния двух ней­трон­ных звезд, а не двух чер­ных дыр, как в преды­ду­щих четы­рех слу­ча­ях (пер­вое детек­ти­ро­ва­ние про­изо­шло 14 сен­тяб­ря 2015 года). Об этом гово­рят мас­сы дан­ных объ­ек­тов: в диа­па­зоне от 1,1 до 1,6 мас­сы Солн­ца. Сли­я­ние про­изо­шло в галак­ти­ке NGC 4993 (созвез­дие Гид­ры) за 130 млн све­то­вых лет от нас. Откры­тию сопут­ство­ва­ла допол­ни­тель­ная уда­ча: наря­ду с гра­ви­та­ци­он­ным сиг­на­лом был парал­лель­но зафик­си­ро­ван дру­гой, элек­тро­маг­нит­ный. Вна­ча­ле сра­бо­та­ли детек­то­ры обсер­ва­то­рий LIGO в Ливинг­стоне (штат Луи­зи­а­на, США) и Хэн­фор­де (штат Вашинг­тон), а так­же VIRGO вбли­зи Пизы (Ита­лия). При­мер­но через 1,5 секун­ды обсер­ва­то­рии Fermi и ИНТЕГРАЛ, рабо­та­ю­щие на орби­те Зем­ли, заре­ги­стри­ро­ва­ли секунд­ный всплеск жест­ко­го рент­ге­нов­ско­го излу­че­ния с того же направ­ле­ния, отку­да при­шли гра­ви­та­ци­он­ные вол­ны. Это был типич­ный гам­ма-всплеск «корот­ко­го» клас­са. Уже дав­но аст­ро­фи­зи­ки подо­зре­ва­ли, что корот­кие гам­ма-всплес­ки воз­ни­ка­ют от сли­я­ния ней­трон­ных звезд. И вот — пря­мое под­твер­жде­ние…

4 октяб­ря 2017 года в ИКИ РАН был пред­став­лен сов­мест­ный доклад Жера­ра Муру (Gerard Mourou), Тоси Эби­суд­за­ки (Toshi Ebisuzaki), Мар­ко Касо­ли­но (Marco Casolino) и Алек­сандра Сер­ге­е­ва «Про­бле­мы кос­ми­че­ско­го мусо­ра и воз­мож­ные мето­ды ее реше­ния». После докла­да пре­зи­дент РАН дал ком­мен­та­рий ТрВ-Нау­ка. Бесе­до­ва­ла Ната­лия Деми­на.
А. С.: Жерар Муру ска­зал, что мы нахо­дим­ся в чрез­вы­чай­ной ситу­а­ции: коли­че­ство мусо­ра в кос­мо­се достиг­ло такой вели­чи­ны, что может начать­ся про­цесс некон­тро­ли­ру­е­мо­го уве­ли­че­ния коли­че­ства опас­ных фраг­мен­тов кос­ми­че­ско­го мусо­ра (КМ), посколь­ку при столк­но­ве­нии более круп­ных фраг­мен­тов будут полу­чать­ся более мел­кие, но тоже очень опас­ные тела. Такое раз­мно­же­ние может при­ве­сти к тому, что вокруг Зем­ли сфор­ми­ру­ет­ся обо­лоч­ка, состо­я­щая из фраг­мен­тов КМ, через кото­рую про­хо­дить кос­ми­че­ским кораб­лям будет невоз­мож­но. Это очень серьез­ная про­бле­ма, полу­чив­шая назва­ние син­дро­ма Кес­сле­ра. Такая чрез­вы­чай­ная ситу­а­ция сти­му­ли­ру­ет раз­ные под­хо­ды к реше­нию про­бле­мы. Иссле­до­ва­те­ли дума­ют, как умень­шить коли­че­ство мусо­ра: забра­сы­вать сеть, кото­рая будет соби­рать мусор, или что-то дру­гое. Послед­ние лет десять пре­об­ла­да­ет «лазер­ный» под­ход: посту­пать с мусо­ром как с исполь­зо­ван­ным кос­ми­че­ским кораб­лем, кото­рый тор­мо­зит­ся и сго­ра­ет в плот­ных сло­ях атмо­сфе­ры. Надо воз­дей­ство­вать на части­цы мусо­ра лазер­ны­ми импуль­са­ми, что­бы мусор изме­нил тра­ек­то­рию, вошел в плот­ные слои атмо­сфе­ры и сго­рел.

Кому долж­на достать­ся нынеш­няя Нобе­лев­ская пре­мия по физи­ке, было оче­вид­но зара­нее: реги­стра­ция гра­ви­та­ци­он­ных волн настоль­ко пре­вос­хо­дит по зна­че­нию осталь­ные номи­ни­ро­ван­ные дости­же­ния, что боль­шин­ство про­гно­зов схо­ди­лось на этом. Но, конеч­но, все­гда суще­ству­ет неопре­де­лен­ность, кому же имен­но вру­чат дан­ную пре­мию, посколь­ку при­част­ных обыч­но мно­го. Я думаю, суда­чить по пово­ду того, кому сто­и­ло бы дать вме­сто того-то, — заня­тие попу­ляр­ное, но непло­до­твор­ное. Так или ина­че, пре­мию полу­чи­ли три чело­ве­ка: Рай­нер Вайс — глав­ный чело­век по лазер­но­му интер­фе­ро­мет­ру, состав­ля­ю­ще­му осно­ву экс­пе­ри­мен­та LIGO (поло­ви­на пре­мии). Вто­рую поло­ви­ну поде­ли­ли два чле­на кол­ла­бо­ра­ции: Бар­ри Бариш — дирек­тор LIGO; Кип Торн — «при­двор­ный тео­ре­тик» LIGO. В чем заклю­ча­ет­ся основ­ное зна­че­ние экс­пе­ри­мен­та?

Детек­то­ры гра­ви­та­ци­он­ных волн LIGO заре­ги­стри­ро­ва­ли еще одно (тре­тье по сче­ту) ста­ти­сти­че­ски зна­чи­мое собы­тие сли­я­ния чер­ных дыр (есть еще одно мар­ги­наль­но зна­чи­мое собы­тие). Дата реги­стра­ции — 4 янва­ря 2017 года. Веро­ят­ность слу­чай­ной ими­та­ции подоб­но­го шума оце­ни­ва­ет­ся как раз в 70 000 лет, что в более при­выч­ных еди­ни­цах выра­жа­ет­ся при­мер­но как ста­ти­сти­че­ская зна­чи­мость 4,5 σ. Оцен­ка масс слив­ших­ся чер­ных дыр: 31,2 +8,4–1,6 и 19,4 +5,3–5,9 сол­неч­ной мас­сы (на уровне досто­вер­но­сти 90%). То есть одна из чер­ных дыр настоль­ко мас­сив­на, что мог­ла обра­зо­вать­ся толь­ко из очень боль­шой звез­ды с малой метал­лич­но­стью (метал­лич­ность — спе­ци­фи­че­ский аст­ро­фи­зи­че­ский тер­мин, озна­ча­ю­щий оби­лие эле­мен­тов тяже­лее гелия). Это звез­ды пер­во­го поко­ле­ния, обра­зо­вав­ши­е­ся либо в моло­дой Все­лен­ной, либо в галак­ти­ках с затор­мо­жен­ным тем­пом звез­до­об­ра­зо­ва­ния. Совре­мен­ные звез­ды не могут быть столь боль­ши­ми из-за низ­кой теп­ло­про­вод­но­сти — они сбра­сы­ва­ют лиш­нее веще­ство.

В фев­раль­ском номе­ре Scientific American (2017) вышла ста­тья Anna Ijjas, Paul J. Steinhardt, Abraham Loeb с кри­ти­кой тео­рии кос­мо­ло­ги­че­ской инфля­ции. Пер­вый автор мало кому изве­стен; послед­ний, Абра­хам Лёб, наобо­рот, весь­ма изве­стен — он зани­мал­ся доволь­но раз­но­об­раз­ны­ми зада­ча­ми в раз­ных обла­стях, зача­стую зада­ча­ми весь­ма рис­ко­ван­ны­ми. Основ­ной же вдох­но­ви­тель ста­тьи, судя по все­му, Пол Стей­н­хардт: кри­ти­ка тео­рии инфля­ции — его конек. Как извест­но, кос­мо­ло­ги­че­ская инфля­ция — меха­низм, спо­соб­ный за ничтож­ные доли секун­ды из мик­ро­ско­пи­че­ско­го заро­ды­ша создать огром­ную рас­ши­ря­ю­щу­ю­ся Все­лен­ную. О ней напи­са­но доста­точ­но мно­го попу­ляр­ных ста­тей и книг, в том чис­ле и авто­ром дан­ной замет­ки (см., напри­мер, http://trv-science.ru/proryv/).

В июне 2016 года участ­ни­ки экс­пе­ри­мен­та LIGO объ­яви­ли о реги­стра­ции уже вто­ро­го всплес­ка гра­ви­та­ци­он­ных волн. Уче­ные заго­во­ри­ли о наступ­ле­нии новой эры в аст­ро­но­мии. Что это зна­чит для чело­ве­че­ства? На поро­ге каких откры­тий мы сто­им? Об этом — бесе­да Оль­ги Орло­вой с Алек­сан­дром Пол­на­рё­вым.

Эйн­штейн был тер­пе­ли­вым чело­ве­ком. Он умел ждать. Под­твер­жде­ние одно­го из пред­ска­за­ний его общей тео­рии отно­си­тель­но­сти — искрив­ле­ния лучей све­та в поле тяго­те­ния — он полу­чил в 1919 году, почти через четы­ре года после созда­ния тео­рии. А вот обна­ру­же­ния пред­ска­зан­ных им гра­ви­та­ци­он­ных волн он так и не дождал­ся. Нали­чие гра­ви­та­ци­он­ных волн вро­де бы пря­мо сле­до­ва­ло из урав­не­ний ОТО, но Эйн­штей­на всё же грыз чер­вя­чок сомне­ний…

В Москве про­шел форум «Уче­ные про­тив мифов». Сюже­ты, свя­зан­ные с кос­мо­сом, были сре­ди самых попу­ляр­ных. Поче­му тай­ны кос­мо­са порож­да­ют столь­ко анти­на­уч­ных исто­рий и как с этим борют­ся уче­ные? Об этом в про­грам­ме «Гам­бург­ский счет» на Обще­ствен­ном теле­ви­де­нии Рос­сии Оль­га Орло­ва рас­спро­си­ла доцен­та физ­фа­ка МГУ, лау­ре­а­та Беля­ев­ской пре­мии и пре­мии «Про­све­ти­тель» Вла­ди­ми­ра Сур­ди­на.

11 фев­ра­ля 2016 года, в тот самый день, когда при­шло вол­ну­ю­щее сооб­ще­ние об откры­тии гра­ви­та­ци­он­ных волн Меж­ду­на­род­ной кол­ла­бо­ра­ци­ей LIGO, ко мне част­ным поряд­ком, от одно­го из кол­лег, посту­пи­ла инфор­ма­ция о появ­ле­нии доку­мен­та ФАНО под назва­ни­ем «Кон­цеп­ция про­грамм­но­го управ­ле­ния реа­ли­за­ци­ей науч­ных иссле­до­ва­ний, осу­ществ­ля­е­мых в соот­вет­ствии с ПФНИ ГАН» (Про­грам­ма фун­да­мен­таль­ных науч­ных иссле­до­ва­ний госу­дар­ствен­ных ака­де­мий наук на 2013–2020-е годы).

8 фев­ра­ля в Мос­ков­ском меж­ду­на­род­ном Доме музы­ки награ­ди­ли лау­ре­а­тов II Все­рос­сий­ской пре­мии «За вер­ность нау­ке», вру­ча­е­мой по ини­ци­а­ти­ве Мино­бр­на­у­ки Рос­сии. По сло­вам веду­щих цере­мо­нии, глав­ная цель новой пре­мии — «поощ­ре­ние луч­ших жур­на­ли­стов, уче­ных и обще­ствен­ных дея­те­лей, внес­ших наи­бо­лее замет­ный вклад в попу­ля­ри­за­цию рос­сий­ской нау­ки и выстра­и­ва­ние диа­ло­га меж­ду госу­дар­ством, широ­кой обще­ствен­но­стью и науч­ной сре­дой». Алек­сей Огнёв побе­се­до­вал с науч­ным жур­на­ли­стом Оль­гой Орло­вой, вхо­див­шей в орг­ко­ми­тет пре­мии.

11 фев­ра­ля 2016 года объ­яв­ле­но о круп­ней­шем науч­ном дости­же­нии — пер­вой пря­мой реги­стра­ции гра­ви­та­ци­он­ных волн. Уви­де­ли сиг­нал, выгля­дя­щий имен­но так, как пред­ска­зы­ва­лось для сли­я­ния пары чер­ных дыр. Изоб­ра­же­но отно­си­тель­ное рас­тя­же­ние интер­фе­ро­мет­ра под дей­стви­ем гра­ви­та­ци­он­ной вол­ны.

Эпо­халь­ное откры­тие сде­ла­ли чле­ны меж­ду­на­род­ной кол­ла­бо­ра­ции LIGO, объ­еди­ня­ю­щей более тыся­чи уче­ных из пят­на­дца­ти стран. Этот про­ект был пред­ло­жен в 1980-е годы Кипом Тор­ном, Рональ­дом Дре­ве­ром и Рей­не­ром Вейс­сом. Откры­тие гра­ви­та­ци­он­ных волн про­изо­шло почти что ров­но через сто лет после пуб­ли­ка­ции ста­тьи Аль­бер­та Эйн­штей­на, где было пред­ска­за­но их суще­ство­ва­ние.

Кол­бо­ра­ция LIGO (Laser Interferometric Gravitational Observatory) объ­яви­ла о пер­вой пря­мой реги­стра­ции гра­ви­та­ци­он­ных волн, сто лет назад пред­ска­зан­ных Аль­бер­том Эйн­штей­ном. Об откры­тии ста­ло извест­но в ходе транс­ля­ции пресс-кон­фе­рен­ции. Заре­ги­стри­ро­ван­ные гра­ви­та­ци­он­ные вол­ны испу­ще­ны дву­мя сли­ва­ю­щи­ми­ся чер­ны­ми дыра­ми 1,3 млрд лет назад.

В мар­те это­го года коман­да экс­пе­ри­мен­та BICEP2 заяви­ла о реги­стра­ции релик­то­вых гра­ви­та­ци­он­ных волн. Это­му собы­тию была посвя­ще­на ста­тья в ТрВ-Нау­ка от 25 мар­та.

Вось­мо­го мар­та 2014 года испол­ни­лось 100 лет со дня рож­де­ния Яко­ва Бори­со­ви­ча Зель­до­ви­ча. «Тро­иц­кий вари­ант – Нау­ка» уже посвя­тил ему номер (от 22 апре­ля), но тема дале­ко не исчер­па­на.

Интер­вью было взя­то после объ­яв­ле­ния о детек­ти­ро­ва­нии релик­то­вых гра­ви­та­ци­он­ных волн в экс­пе­ри­мен­те BICEP2.

Через пол­то­ра меся­ца вый­дет элек­трон­ная, а через два с лиш­ним – бумаж­ная кни­га Бори­са Штер­на под назва­ни­ем «Про­рыв за край мира».