С 1 апреля 2019 года обсерватории LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, поддерживаемая Национальным научным фондом США) и Virgo (обсерватория Европейского гравитационного консорциума, Италия) вновь приступают к поиску гравитационных волн, приходящих из глубин космоса. Это знаменует начало третьего эпохального этапа наблюдений О3. Первые две кампании, проходившие в 2015–2017 годах, уже стали прорывом в науке: мировое сообщество впервые зафиксировало гравитационные волны, порожденные слиянием двойных черных дыр, а затем еще девять повторяющихся подобных событий. Кроме того, был зафиксирован уникальный сигнал от столкновения и объединения пары нейтронных звезд — впервые учёные пронаблюдали его не только в виде гравитационных волн, но и в электромагнитном спектре, что открыло эру так называемой мультимессенджерной астрономии.
Новые горизонты гравитационно-волновых исследований
Итоги первых наблюдений стали важнейшим шагом к пониманию природы гравитационных волн и их источников. Благодаря колоссальной работе международной Научной коллаборации LIGO (LIGO Scientific Collaboration), которая объединяет порядка 1300 специалистов из более чем 100 научных центров разных государств, были собраны богатые экспериментальные данные. От России в этом важном глобальном проекте участвуют исследователи физического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова, а также ученые Института прикладной физики РАН (Нижний Новгород).
Квантовый скачок в технологиях детектирования волн
Между завершением предыдущего и стартом нового цикла ученые, конструкторы и инженерные команды LIGO и Virgo проделали масштабную работу по модернизации своих уникальных приборов. Например, существенно увеличена мощность лазеров, питающих интерферометры. Пять из восьми зеркал массой по 40 килограммов, превращающие детекторы LIGO в идеальный инструмент для улавливания тончайших возмущений пространства-времени, были заменены на более совершенные аналоги, подвешенные на кварцевых нитях с минимальной потерей чувствительности. Для дальнейшего снижения так называемого квантового шума, имеющего решающее значение для четкости получения сигналов, внедрена передовая технология светового сжатия (“squeezing”). Всё это позволило повысить чувствительность приборов на внушительные 40% по сравнению с предыдущим этапом — а это значит, что теперь под наблюдением окажется гораздо большая часть Вселенной, и будет пойман каждый новый важный сигнал.
Российский вклад: МГУ и роль отечественных ученых в коллаборации
В эпоху непрерывного совершенствования гравитационно-волновых установок особую миссию выполняют учёные МГУ. Профессор Валерий Митрофанов, один из ведущих исследователей физического факультета, отмечает: «Чувствительность гравитационно-волновых детекторов постоянно усиливается благодаря новым научным идеям и технологическим находкам. Группа Московского университета энергично работает над созданием еще более совершенных приборов будущего». Этот подход формирует авторитет России в быстроразвивающейся области астрофизики.
Огромный энтузиазм ученых можно увидеть и в словах профессора Сергея Вятчанина, также представляющего физфак МГУ: «Гравитационно-волновая астрономия, родившаяся всего несколько лет назад, уже подарила человечеству множество удивительных открытий. Перефразируя классика, хочется воскликнуть: "О сколько нам открытий чудных готовят гравитационные волны!". Мы гордимся вкладом отечественных коллег в эту увлекательную область!»
Международное партнерство и достижения коллабораций
Обсерватории LIGO построены и функционируют под руководством Калифорнийского и Массачусетского технологических институтов, с финансовой поддержкой NSF (США). Европейская Virgo объединила усилия примерно 350 исследователей, инженеров и технических специалистов, представляющих 70 ведущих научных организаций континента. Такое масштабное международное сотрудничество создаёт мощный фундамент для новых открытий и укрепления престижа современной науки.
Реализация российских научных проектов в составе коллабораций LIGO и Virgo стала возможной благодаря поддержке российских фондов — Фонда фундаментальных исследований (РФФИ) и Российского научного фонда (РНФ), что обеспечивает отечественным ученым конкурентоспособность на мировом уровне и открывает путь к инновационным результатам.
Дальнейшие перспективы и значение для человечества
Сегодняшний поиск гравитационных волн — это лишь начало увлекательного пути. Каждое новое обнаружение подобных сигналов не только дополняет картину Вселенной, но и ставит перед исследователями новые вопросы, стимулируя развитие теории и техники. Научная коллаборация LIGO вместе с коллегами из Virgo планируют не останавливаться на достигнутом: впереди грядут этапы модернизации, увеличение пропускной способности инструментов и выход за пределы известных исследовательских горизонтов.
Позитивное настроение международного научного сообщества, поддерживаемое увлечённостью профессионалов и энтузиазмом новых поколений исследователей из МГУ, гарантирует появление свежих прорывных идей. Гравитационно-волновая астрономия в ближайшие годы обещает стать фундаментом множества удивительных открытий, объединяя людей со всего мира ради общего развития науки и будущего всего человечества.
Более детальная информация о деятельности коллабораций доступна на официальных интернет-ресурсах LIGO и Virgo. Иллюстрация © LIGO/Caltech/MIT/Jeff Kissel
Источник: scientificrussia.ru
