В Индии скоро появится собственный детектор гравитационных волн
Спустя семь лет после первоначального одобрения проекта индийское правительство дало добро на строительство детектора гравитационных волн в Хинголи, примерно в 590 км к востоку от Мумбаи, столицы штата Махараштра. Этот новый объект будет работать совместно с четырьмя другими приборами, уже установленными в США, Италии и Японии.
Что такое гравитационные волны?
Впервые предсказанные Альбертом Эйнштейном в 1916 году как часть его общей теории относительности, гравитационные волны - это пульсации в пространстве-времени, распространяющиеся со скоростью света. Они возникают в результате невероятно бурных космических событий, таких как слияние двух черных дыр или слияние двух нейтронных звезд. Во время этого процесса гравитационные волны распространяются во всех направлениях от источника, сжимая и растягивая пространство-время по мере своего распространения. Именно поэтому их называют пульсациями.
При этом гравитационные волны чрезвычайно трудно обнаружить из-за их малой амплитуды. В настоящее время только четыре прибора способны сделать это. Два прибора-близнеца, которые являются частью программы Лазерной интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории (LIGO), расположены в штатах Вашингтон и Луизиана в США. Они были ответственны за первое прямое обнаружение гравитационных волн в феврале 2016 года. Это произошло в результате слияния двух черных дыр, расположенных на расстоянии около 1,3 миллиарда световых лет от Земли. Третий детектор, называемый Virgo, расположен в Италии, а еще один, называемый Kamioka Gravitational-Wave Detector (KAGRA), находится в Японии.
Как работают эти детекторы?
Конкретно говоря, эти лазерные интерферометры состоят из двух длинных перпендикулярных рукавов (обычно длиной несколько километров) и лазерного луча. Лазерный луч разделяется на два отдельных луча, которые распространяются вдоль каждого плеча. В конце каждого плеча высокоотражающее зеркало отражает лазерный луч обратно к источнику. Два луча рекомбинируют и направляются к детектору.
Когда два луча рекомбинируют, они интерферируют друг с другом. В отсутствие гравитационных волн два луча находятся в фазе, и интерференция такова, что они гасят друг друга. И наоборот, прохождение гравитационных волн вызывает небольшое сжатие и растяжение пространства-времени, тем самым изменяя длину плеч интерферометра. Эти изменения длины чрезвычайно малы, порядка 10^-18 м (одна тысячная размера атомного ядра). Изменение длины плеча вызывает сдвиг фазы между двумя лазерными лучами при их рекомбинации. Этот сдвиг фазы изменяет интерференцию лучей и создает детектируемый сигнал на детекторе.
Сеть из четырех детекторов уже позволяет лучше сканировать небо, но скоро появится пятый. 6 апреля кабинет министров Индии под председательством премьер-министра Шри Нарендры Моди одобрил выделение 26 миллиардов рупий на начало строительства новой обсерватории гравитационных волн в западном штате Махараштра. Ожидается, что объект, который будет работать в тандеме с четырьмя другими, будет введен в эксплуатацию к 2030 году.
Проект LIGO-India, впервые одобренный в 2016 году, будет совместной работой трех индийских исследовательских институтов и Калифорнийского технологического института (Caltech) и Массачусетского технологического института (MIT), которые совместно управляют детекторами LIGO в США.