Вчені знову підтвердили теорію загальної відносності Альберта Ейнштейна, виявивши найпотужнішу гравітаційну хвилю, зафіксовану на сьогоднішній день, що отримала назву GW250114. Ця подія, викликана зіткненням двох чорних дірок масою в 30 сонячних мас на відстані 1,3 мільярда світлових років, є переконливим доказом на підтримку столітньої теорії Ейнштейна.
Сувора перевірка з безпрецедентною чіткістю
Гравітаційну хвилю було зареєстровано американською обсерваторією лазерних інтерферометрів гравітаційних хвиль (LIGO) 14 січня 2025 року. Особливістю цього сигналу є його виняткова чіткість: приблизно втричі вища, ніж історичне виявлення 2015 року, яке вперше підтвердило існування гравітаційних хвиль. Така підвищена точність дозволила провести більш ретельну перевірку пророцтв Ейнштейна, ніж будь-коли раніше.
Ключову роль відіграли покращення у чутливості детекторів, досягнуті за десятиліття модернізацій, спрямованих на зниження шумів від таких джерел, як сейсмічна активність. Прилади здатні вимірювати спотворення у просторі-часі, у 700 трильйонів разів менші, ніж ширина людського волосся.
«Загасання» чорної діри дає подальше підтвердження
Після злиття чорна діра, що утворилася, на короткий час «задзвеніла», вібруючи, як ударений дзвін. Ця фаза випромінює відмінні гравітаційні хвильові патерни («тону»), що кодують масу та обертання чорної діри. У GW250114 дослідники виявили два основних тони, передбачені загальною теорією відносності, причому обидва вимірювання ідеально збігалися, що посилює точність теорії.
Вперше вчені також ідентифікували ледь помітний «обертон», передбачений рівняннями Ейнштейна, який з’явився на початку згасання. Це ще більше зміцнює докази на користь загальної теорії відносності. Будь-яка розбіжність вимагала б перегляду нашого фундаментального розуміння гравітації.
Закон площі Хокінга також підтверджений
Попередні аналізи GW250114 підтвердили ще одне важливе передбачення: закон площі Хокінга, який стверджує, що площа чорної діри ніколи не може зменшитися. Сукупна площа поверхні вихідних чорних дірок становила близько 93 000 квадратних миль (приблизно розмір Орегону). Площа поверхні чорної діри, що утворилася, збільшилася до 155 000 квадратних миль (ближче до розміру Каліфорнії), що відповідає теорії Хокінга.
Майбутнє досліджень гравітації
Незважаючи на успіх загальної теорії відносності, фізики визнають, що вона, ймовірно, неповна. Теорія неспроможна пояснити темну матерію, темну енергію чи узгодити з квантової механікою. Є надія, що майбутні виявлення гравітаційних хвиль виявлять незначні відхилення від пророцтв Ейнштейна, що вказують на нову фізику.
Детектори наступного покоління, такі як планований Einstein Telescope у Європі та Cosmic Explorer у США, будуть у десять разів чутливішими. Вони виявлять більш низькочастотні хвилі від масивніших чорних дірок, досліджуючи абсолютно нові класи цих космічних об’єктів. Європейська лазерна інтерферометрична космічна антена (LISA), запуск якої запланований на 2035 рік, спостерігатиме гравітаційні хвилі від надмасивних чорних дірок, потенційно виявляючи десятки тонів в одній події злиття.
«Ми живемо в епоху, коли у нас недостатньо даних… Як тільки LISA вийде на орбіту, нас захлисне інформація».
За умови продовження фінансування майбутні дослідження гравітаційних хвиль обіцяють розкрити нові відомості про природу гравітації та Всесвіту.
