Гравитационными волнами называют изменения гравитационного поля, которые распространяются подобно волнам. Их существование предсказал в 1916 году Альберт Эйнштейн, а впервые обнаружили 14 сентября 2015 года на установках LIGO (лазерно-интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории) члены международной группы, представляющие 15 стран.
В отличие от тех, ранее открытых гравитационных волн, которые распространяются из конкретной точки Вселенной, только что открытые низкочастотные гравитационные волны представляют собой слабый «шум» пространства-времени, приходящий на Землю от множества источников, с разных направлений.
Чтобы зарегистрировать такой сигнал в области наногерцовых частот, ученым не понадобилось строить большой детектор типа LIGO, длиной более 3 километров. По словам одного из авторов открытия, директора Государственного астрономического института им. Штернберга МГУ, члена-корреспондента РАН Константина Постнова, следы такого слабого «шепота Вселенной» ему и его коллегам удалось найти в сигнале от «космических часов» – радиопульсаров. Это быстро вращающиеся нейтронные звезды, которые наблюдаются радиоастрономами с 1967 года.
– Первым такой способ обнаружения фона из гравитационных волн предложил еще в 1978 году сотрудник ГАИШ МГУ Михаил Васильевич Сажин, – отмечает Постнов. – Для того чтобы доказать, что его теория регистрации гравитационных волн верна, нам всем понадобилось несколько десятилетий регулярного слежения за временами прихода импульсов от нескольких десятков миллисекундных радиопульсаров, очень стабильных «космических часов».
«Часами» их назвали за стабильный «ход» – вращение, скорость которого меняется лишь под воздействием конкретных факторов. К временному изменению скорости вращения тела, в частности, может приводить гравитационное возмущение, возникшее из-за слияния в районе этого радиопульсара двух черных дыр. Ряд исследователей также предполагает, что фон гравитационных волн имеет космологическую природу. То есть его принимают за след физических процессов, происходящих во Вселенной в далеком прошлом.
Первый случай детектирования гравитационного «шума» астрофизики зафиксировали 29 июня 2023 года.
– Этот день вошел в историю современной фундаментальной науки как день обнаружения стохастического фона низкочастотных гравитационных волн, – говорит Константин Постнов.
Работа, по его словам, велась целой сетью мировых радиоантенн в Европе, США, Австралии и Китае, в ней принимали участие сотни астрономов.