5 открытий в сфере гравитационных волн, которые изменили астрофизику

Волны качают нас постоянно

В 1916 году Альберт Эйнштейн предсказал, что раз такие массивные объекты, как черные дыры и нейтронные звезды движутся, они способны создавать рябь во времени-пространстве, которая воздействует на всю Вселенную. В 2015 году, когда LIGO впервые обнаружила гравитационные волны, мы узнали, что все, включая Землю и нас самих, постоянно искривляется. Когда источник гравитационных волн далеко — как это и происходило все пять раз — это искажение незаметно. Но если бы они были ближе, мы бы смогли ощутить эти волны на себе.

Черные дыры существуют

Это может показаться очевидным, но до LIGO мы никогда напрямую не наблюдали черную дыру. Мы знали, что существует нечто крайне тяжелое и маленькое в центре нашей галактики и многих других, но так как черные дыры по определению не излучают никакого света, мы не могли быть уверены, что эти объекты — именно черные дыры. LIGO раз и навсегда доказала, что черные дыры существуют, а также то, что они могут вращаться одна вокруг другой и сливаться в одну большую черную звезду.

Появление тяжелых элементов

Водород и гелий, самые легкие элементы, появились во время Большого Взрыва. Большинство элементов тяжелее гелия, но легче циркония, созданы из звезд и сверхновых. Но до сих пор мы не могли понять, как образовались еще более тяжелые элементы. Во время последней гравитационной волны телескопы заметили сигнатуры таких элементов, как золото, платина и свинец, которые появились в результате столкновения нейтронной звезды.

Кратковременные гамма-всплески

Когда две нейтронных звезды соприкасаются, сперва они выбрасывают гамма-излучение, которое было зафиксировано телескопом «Ферми» через секунды после того, как гравитационная волна дошла до детекторов LIGO. Такие вспышки мы наблюдаем примерно раз в 10 лет и подозревали, что их причиной могли быть столкновения нейтронных звезд, но не могли этого доказать. Также это свидетельствует о том, что мы не впервые наблюдаем слияние нейтронных звезд, но тогда не могли быть в этом уверены.

Наши гипотезы об устройстве Вселенной в целом верны

Все, что мы до их пор узнали от гравитационных волн, было подробно смоделировано и предсказано заранее. Мы почти точно рассчитали, как будет звучать гравитационная волна от пары сливающихся черных дыр или нейтронных звезд. Мы знали, что черные дыры теоретически существуют и как примерно они движутся и сталкиваются. Мы были почти уверены, что слияние нейтронных звезд создает тяжелые элементы и гамма-всплески. Новейшие данные LIGO позволили измерить расширение Вселенной, и эти данные совпали с расчетами, которые мы совершали другими методами. Никаких сюрпризов для нас гравитационные волны не принесли.

Недавно, на основании компьютерного моделирования, астрономы предоставили доказательства существования гипотетической материи, заполняющей пространство между галактиками — барионных нитей, связывающих галактики между собой.