|
В мире астрофизики произошло событие, способное изменить наше представление о Вселенной. Исследователи из университетов Бирмингема и Сассекса представили технологию, позволяющую фиксировать гравитационные волны в диапазоне частот, который ранее считался недоступным. Это открытие не просто расширяет возможности наблюдений — оно открывает совершенно новую область для изучения космических процессов. 
Гравитационные волны были предсказаны Альбертом Эйнштейном еще в 1916 году, но впервые зарегистрированы лишь в 2015-м с помощью детектора LIGO. С тех пор ученые активно изучают эти колебания пространства-времени, однако сталкиваются с ограничением: существующие технологии позволяют фиксировать сигналы только на крайних участках спектра. Средний диапазон — миллигерцовые частоты от 0,1 до 10 мГц — оставался вне зоны досягаемости.
«ППредставьте, что вы слушаете симфонию, но слышите только басы и флейты, а скрипки, альты и кларнеты — молчат», — объясняет доктор Эмилия Робертс из Бирмингемского университета. «Так до сих пор обстояло дело с гравитационными волнами».
Именно в этом «слепом» диапазоне, по мнению ученых, можно обнаружить сигналы от двойных систем белых карликов в Млечном Пути, слияний черных дыр промежуточной массы, гипотетических космических струн и даже реликтового гравитационного фона, оставшегося с эпохи ранней Вселенной.Главное отличие новой технологии — её компактность. В отличие от громоздких установок вроде LIGO (4 км) или будущей космической обсерватории LISA (2,5 млн км), новый детектор представляет собой прибор, который помещается на лабораторном столе. Он сочетает два ключевых компонента: ультрастабильные оптические резонаторы, усиливающие влияние гравитационных волн на лазерный луч, и сверхточные атомные часы, способные фиксировать мельчайшие временные искажения.
«Когда гравитационная волна проходит через установку, она вызывает изменение длины пути лазера на величину порядка 10⁻¹⁸ метра — это в тысячу раз меньше диаметра протона», — поясняет профессор Марк Томпсон. «Но благодаря точности нашей системы мы можем зафиксировать даже такие микроскопические колебания».
Новая технология обладает рядом преимуществ: она компактна, устойчива к вибрациям и электромагнитным помехам, значительно дешевле в производстве и обслуживании, а также легко масштабируется. Это позволяет создавать глобальную сеть детекторов, размещённых в разных точках планеты. По словам доктора Сары Чен, ведущего автора исследования, совместный анализ данных с таких установок позволит не только обнаруживать сигналы, но и точно определять их источник в космосе.
Потенциал применения новой технологии выходит далеко за рамки фундаментальной науки. Она может использоваться для точной навигации в дальнем космосе, изучения нейтронных звезд и черных дыр, проверки альтернативных моделей гравитации, а также для раннего предупреждения о мощных космических событиях. «Это не просто очередной детектор, — комментирует профессор Александр Петров из МГУ. — Это принципиально новый инструмент, который позволяет изучать Вселенную с уровня обычной лаборатории, без необходимости запускать дорогостоящие межпланетные миссии».
Первая экспериментальная установка уже находится в разработке, и её испытания запланированы на конец 2024 года. Параллельно ведутся переговоры с учеными из Европы, Азии и Северной Америки о создании международной сети детекторов. Это особенно актуально в контексте планов Европейского космического агентства по запуску обсерватории LISA в 2030-х годах. Новые компактные установки могут стать важным дополнением к космическим наблюдениям, обеспечивая многоуровневый подход к изучению гравитационных волн.
Полный текст исследования опубликован в журнале Classical and Quantum Gravity и уже вызвал широкий резонанс в научном сообществе. Эксперты уверены: в ближайшие годы мы станем свидетелями открытий, способных изменить наше понимание структуры и эволюции Вселенной.
|
□