Почему астрономы заинтересованы в гравитационных волнах?

Когда вы смотрите на ночное небо, вы видите очень специфический вид Вселенной. Вы видите электромагнитное излучение света на оптических длинах волн от таких объектов, как звезды. Если бы ваши глаза могли видеть радиоволны, которые являются другой длиной волны света, они увидели бы совершенно другую картину Вселенной. Источники радио-света отличаются от источников оптического света. Астрономы хотят построить разные телескопы, чтобы увидеть весь спектр электромагнитного излучения. Вы можете увидеть вид Галактики Млечный Путь на всех длинах волн света, и вы можете заметить, что вид, который вы получаете, сильно отличается в зависимости от того, какой телескоп вы строите.

Почти всю историю астрономии мы рассматривали Вселенную через электромагнитное окно. В течение многих десятилетий астрономы интересовались просмотром Вселенной через совершенно отдельное окно: гравитационное. В отличие от электромагнитных волн, гравитационные волны очень незначительные изменения в пространстве-времени которые заставляют объекты перемещаться ближе или дальше друг от друга на незначительные величины. Они предсказаны из теории общей теории относительности Эйнштейна, и поэтому обнаружение предоставляет дополнительные доказательства в поддержку теории. Источники гравитационных волн очень экзотичны, наиболее заметными из них являются два компактных объекта, таких как нейтронные звезды или черные дыры на близкой орбите. Когда они вращаются вокруг друг друга, гравитационные волны испускаются из системы. Поскольку энергия покидает систему, орбиты сжимаются до тех пор, пока два объекта в конечном итоге не сольются в жестоком событии. Наблюдения за гравитационными волнами позволят нам изучить динамику этих систем на разных масштабах размеров.

11 февраля 2016 г. совместная работа лазерной интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории ( LIGO ) объявила об обнаружении гравитационных волн от бинарной черной дыры. Это первое конкретное обнаружение системы двойной черной дыры. Обе черные дыры были самыми массивными черными дырами звездной массы, когда-либо обнаруженными (над другими объектами-кандидатами). Они наблюдали, что масса объединенного объекта была меньше массы суммы, подразумевая, что разница в массе была преобразована в огромное количество энергии, которая была потеряна как гравитационные волны в событии слияния (целых 5000 сверхновых!). Они также измерили вращение последней черной дыры, скорость слияния черных дыр в локальной вселенной и многое другое. Так много нового понимания физики пришло от одного гравитационно-волнового события.

С тех пор было зарегистрировано несколько обнаружений гравитационных волн, прежде всего, первое событие, связанное с вдохновением и слиянием двух нейтронных звезд в 2017 году. Впервые астрофизики измерили событие гравитационной волны, которое также имело электромагнитный аналог, который наблюдался несколькими телескопами на Земле. Считается, что слияния нейтронных звезд являются одними из самых энергичных событий во вселенной, высвобождая энергии, которые потенциально могут составлять уникальные физические условия, в которых будут производиться самые тяжелые элементы, такие как золото. Обнаружение двойной нейтронной звезды породило волнующую эру мульти-мессенджерной астрономии, которая, безусловно, принесет нам гораздо более интересные знания!