Учёные вновь подтвердили теорию общей относительности Альберта Эйнштейна, обнаружив самую мощную гравитационную волну, зафиксированную на сегодняшний день, получившую название GW250114. Это событие, вызванное столкновением двух чёрных дыр массой в 30 солнечных масс на расстоянии 1,3 миллиарда световых лет, является самым убедительным доказательством в поддержку столетней теории Эйнштейна.
Строгая проверка с беспрецедентной чёткостью
Гравитационная волна была зарегистрирована американской обсерваторией лазерных интерферометров гравитационных волн (LIGO) 14 января 2025 года. Особенностью этого сигнала является его исключительная чёткость: примерно в три раза выше, чем у исторического обнаружения 2015 года, которое впервые подтвердило существование гравитационных волн. Такая повышенная точность позволила провести более тщательную проверку предсказаний Эйнштейна, чем когда-либо прежде.
Ключевую роль сыграли улучшения в чувствительности детекторов, достигнутые за десятилетие модернизаций, направленных на снижение шумов от таких источников, как сейсмическая активность. Приборы способны измерять искажения в пространстве-времени, в 700 триллионов раз меньшие, чем ширина человеческого волоса.
«Затухание» чёрной дыры даёт дальнейшее подтверждение
После слияния образовавшаяся чёрная дыра на короткое время «зазвенела», вибрируя, как ударенный колокол. Эта фаза излучает отличительные гравитационные волновые паттерны («тона»), кодирующие массу и вращение чёрной дыры. В GW250114 исследователи обнаружили два основных тона, предсказанных общей теорией относительности, причём оба измерения идеально совпадали, что усиливает точность теории.
Впервые учёные также идентифицировали едва заметный «обертон», предсказанный уравнениями Эйнштейна, который появился в начале затухания. Это подтверждение ещё больше укрепляет доказательства в пользу общей теории относительности. Любое расхождение потребовало бы пересмотра нашего фундаментального понимания гравитации.
Закон площади Хокинга также подтверждён
Предыдущие анализы GW250114 подтвердили ещё одно важное предсказание: закон площади Хокинга, который утверждает, что площадь поверхности чёрной дыры никогда не может уменьшиться. Совокупная площадь поверхности исходных чёрных дыр составляла около 93 000 квадратных миль (примерно размер Орегона). Площадь поверхности образовавшейся чёрной дыры увеличилась до 155 000 квадратных миль (ближе к размеру Калифорнии), что соответствует теории Хокинга.
Будущее исследований гравитации
Несмотря на продолжающийся успех общей теории относительности, физики признают, что она, вероятно, неполна. Теория не может объяснить тёмную материю, тёмную энергию или согласовать их с квантовой механикой. Есть надежда, что будущие обнаружения гравитационных волн выявят незначительные отклонения от предсказаний Эйнштейна, указывающие на новую физику.
Детекторы следующего поколения, такие как планируемый Einstein Telescope в Европе и Cosmic Explorer в США, будут в десять раз чувствительнее. Они обнаружат более низкочастотные волны от более массивных чёрных дыр, исследуя совершенно новые классы этих космических объектов. Европейская лазерная интерферометрическая космическая антенна (LISA), запуск которой запланирован на 2035 год, будет наблюдать гравитационные волны от сверхмассивных чёрных дыр, потенциально выявляя десятки тонов в одном событии слияния.
«Мы живём в эпоху, когда у нас недостаточно данных… Как только LISA выйдет на орбиту, нас захлестнёт информация».
При условии продолжения финансирования будущие исследования гравитационных волн обещают раскрыть новые сведения о природе гравитации и Вселенной.
