электромагнитного свечения (так называемой “килоновой”), вызванного нагревом выброшенного при слиянии вещества при распаде тяжелых элементов группы лантаноидов. Таким образом, началась эра “многоканальной астрономии”, когда информацию о космических источниках ученые получают не только в электромагнитном диапазоне, но и посредством гравитационных волн, космических лучей и нейтрино.
В конце марта 2020 года работа детекторов LIGO и Virgo была досрочно остановлена в связи с пандемией коронавируса. Когда будет продолжена их работа с улучшенной чувствительностью, пока точно не известно, но совершенно ясно, что наблюдения новых гравитационно-волновых источников сетью интерферометров LIGO/Virgo и вводимым в строй японским подземным интерферометром KAGRA принесут новые удивительные и неожиданные открытия.
Еще одно важное событие произошло в октябре 2020 года: Нобелевский комитет присудил премию по физике математику Роджеру Пенроузу “за открытие того, что образование черных дыр является надежным предсказанием общей теории относительности”, а также астрономам Райнхарду Генцелю и Андреа Гез “за открытие компактного сверхмассивного объекта в центре нашей Галактики”. Эта достойная награда за многолетние теоретические и астрономические исследования черных дыр подтверждает неугасающий интерес человечества к самым удивительным природным объектам.
В конце этого короткого предисловия приведем (далеко неполный!) список литературы, которая поможет глубже ознакомиться с предметом и достижениями гравитационно-волновой астрономии, многолетняя и порой драматическая история становления которой блестяще и увлекательно описана в книге Ж. Левин. Приятного чтения!
Константин Постнов
Москва, 20января 2021 г.
Рекомендованная литература
А. М. Черепащук. Гравитационные волны и черные дыры. Земля и Вселенная, № 4, с. 3–17 (2016).
А. М. Черепащук. Открытие гравитационных волн: новый этап в исследованиях чёрных дыр. Успехи физических наук, т. 186, с. 1OO1-1O1O (2016).
Д. Райтце. Первые детектирования гравитационных волн, излучаемых при слияниях двойных чёрных дыр. Успехи физических наук, т. 187, с. 884891 (2017).
К. А. Постнов. Гравитационные волны – вестники космических катастроф. Земля и Вселенная, № 3, с. 10–25 (2018).
Многоканальная астрономия (под ред. А. М. Черепащука). Фрязино: Век-2, 528 с. (2019).
Блюз черных дыр и другие мелодии космоса
Уоррену, Гибсону и Стелле
А надо знать, что нет дела,
коего устройство было бы труднее,
ведение опаснее,
а успех сомнительнее,
нежели замена старых порядков новыми [1].
Никколо Макиавелли,
“Государь” (1513)
Глава 1
Когда сталкиваются черные дыры
Представьте, что где-то во Вселенной сталкиваются две черных дыры – массивные, как звезды, но размером лишь с город, абсолютно черные (полностью поглощающие свет) дыры (пустоты). Под действием сил тяготения в последние секунды своей жизни они совершают тысячи оборотов вокруг точки контакта, завихряя пространство-время, пока не сольются в одну большую черную дыру. По масштабу это событие – самое грандиозное с момента образования Вселенной: в результате выделяется энергия, более чем в триллион раз превосходящая энергию миллиарда солнц. Однако при этом не излучается ни единого кванта света[2]. Черные дыры сталкиваются друг с другом в абсолютной темноте. Никто никогда не увидит этого, какой бы телескоп ни изобрели.
Огромная энергия, которая выделяется в результате такого столкновения, имеет чисто гравитационную природу и распространяется в окружающем пространстве в виде гравитационных волн. Оказавшийся поблизости астронавт не увидел бы ровным счетом ничего. Зато пространство вокруг него (и то, которое занимает его тело) стало бы искривляться – периодически сжиматься и растягиваться. Находясь достаточно близко к сливающимся черным дырам, астронавт мог бы услышать гравитационные волны. В абсолютной темноте он услышал бы, как звучит пространство-время. (Не будем принимать во внимание возможность смерти от черной дыры.) Гравитационные волны подобны звуковым колебаниям, но для их распространения не нужна материальная среда. Когда черные дыры сталкиваются, они звучат.
Ни один человек никогда не слышал звучания гравитационных волн. Ни один прибор их еще надежно не зарегистрировал[3]. Гравитационные волны распространяются со скоростью света. Время их путешествия от места возникновения до Земли может занимать миллиарды лет, и к тому моменту, когда волны наконец достигнут нашей планеты, шум от столкновения черных дыр станет неуловимо слабым. Слабым и тихим настолько, насколько это вообще можно себе представить. Гравитационные волны изменяют расстояние между телами [4]. К моменту, когда они
