Говерт Шиллинг - Складки на ткани пространства-времени [Эйнштейн, гравитационные волны и будущее астрономии] [litres]

Во всяком случае, пока нет.

Оглядываясь в прошлое, Джон Ковач не слишком сожалеет о том, как все обернулось. Наука – это бесконечный процесс получения данных и корректировки выводов, замечает он. Более того, сами ученые никогда не скрывали все неопределенности и вероятные ловушки, и их профессиональная репутация не пострадала. «Мы узнали нечто важное о научной коммуникации в эпоху интернета, – добавляет Ковач. – Необходимо предельно четко осознавать все, что вы делаете или говорите. Нужно также проследить, чтобы все потенциальные проблемы были полностью освещены». (Я бы добавил, ваш интернет-канал должен иметь достаточную пропускную способность.)

Я пишу эти строки почти через три года после обнародования результатов эксперимента BICEP2. Между тем Keck Array – инструмент из пяти телескопов, аналогичных использовавшимся в BICEP2, собранных на одной платформе, – в течение нескольких лет сканирует небо на двух частотах. Он уже работал во время моей поездки в Антарктиду в декабре 2012 г. В мае 2016 г. к поиску присоединился более крупный и эффективный инструмент BICEP3, разместившийся в самой южной точке земного шара. BICEP3 имеет апертуру 68 см и содержит 2560 микроволновых детекторов.

Намного больший «Южный полярный телескоп», а также Атакамский телескоп на Ллано де Чайнантор на севере Чили теперь оборудованы поляризационно-чувствительной камерой. Действует еще много не столь крупных инструментов и проектов с забавными названиями, например: «Кихот» (QUIJOTE), «Белый медведь» (POLARBEAR), «Амеба» (AMiBA) и CLASS. Китайские астрономы строят в Тибете новый телескоп для изучения микроволновой поляризации. Продолжаются эксперименты с воздушными шарами, наследники EBEX Шаула Ханани, в частности Spider и PIPER. В любой момент один из этих проектов может увенчаться заявлением о первой регистрации крупномасштабных паттернов В-моды, а значит, и гравитационных волн, возникших в момент рождения Вселенной.

Гонка стала конкурентной как никогда, говорит Ковач. В то же время достигнут небывалый уровень кооперации. Многие ученые участвуют более чем в одном эксперименте. Разные команды совместно анализируют данные. Научное сообщество строит планы на будущее. Возможно, года через два пора будет задуматься о новой космической миссии.

Случай с BICEP2 стал поучительным для участвовавших в нем ученых. Команды LIGO и Virgo тоже многое из него усвоили. С самого начала экспериментов по поиску гравитационных волн в 1960-х гг. были и сомнения, и ложные сенсации, и опровержения, приводившие к большим конфузам. Шумиха, сопровождавшая преждевременное оглашение результатов BICEP2, не укрепила и без того шаткую репутацию этой области исследования. Команды LIGO и Virgo решили не объявлять о регистрации космических гравитационных волн, пока не будут абсолютно уверены в своих выводах и результаты не пройдут проверку коллегами-рецензентами. И даже тогда коммуникация со СМИ и общественностью должна осуществляться профессионально и должным образом контролироваться.

Усовершенствованная LIGO была почти готова к работе. Детекторы в Хэнфорде и Ливингстоне получили «полное запирание», что в случае интерферометра аналогично получению первого изображения на новом оптическом телескопе. Состоялся первичный ввод в эксплуатацию. Ученые, инженеры и техники проводили последние тесты и проверки. Два детектора были включены в режиме инженерной проработки. В пятницу, 18 сентября 2015 г., должен был состояться официальный старт научного запуска № 1.

Попутно ученые, занятые в проекте LIGO, совершенствовали протоколы: что делать в случае регистрации, как проверять ее подлинность, когда информировать прессу, почему важно ничего никому не говорить, пока не будет абсолютной уверенности в каждом заявлении. Для всего имелись правила и рекомендации. С учетом повышенной чувствительности усовершенствованных детекторов можно было рассчитывать на первую регистрацию волн Эйнштейна в течение нескольких недель или месяцев.

Можно было…

Если повезет.

Колебания ткани пространства-времени несутся сквозь Вселенную. Ничтожное возмущение четырех измерений едва уловимо меняет местное искривление. За минувшие 1,3 млрд лет оно чрезвычайно ослабло, но не исчезло – тихое вибрирующее эхо драматического события, словно отзвук грома, медленно затухающий вдали, когда вспышка молнии давно погасла.

Гравитационная волна не одинока. Множество одинаковых волн распространяются во Вселенной – во всех направлениях и в широком спектре частот и амплитуд – миллиарды лет. Почти незаметно, но постоянно пространственно-временной континуум колеблется, будто барабанная перепонка. Однако эта волна особенная. Ей суждено стать первой в истории Вселенной гравитационной волной, зарегистрированной людьми.

Мчащаяся сквозь пространство со скоростью 300 000 км/с волна вошла в нашу Галактику около 100 000 лет назад. Она вызывала легчайшую дрожь звезд и планет, двигаясь по Млечному Пути в нашем направлении. В 1915 г., когда Альберт Эйнштейн сформулировал ОТО, ей оставалось преодолеть всего 100 св. лет, чтобы встретиться с маленькой планетой, населенной любознательными существами.

Она приходит с юга. Дата: понедельник, 14 сентября 2015 г. Время: 09:50:45 по Гринвичу. На крохотную часть секунды Земля растягивается и сжимается на 1/10 квинтиллионной доли процента – 1/10 21. Все на планете расширяется и сокращается вместе с ней, в том числе лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория в Ливингстоне, штат Луизиана, а через 7 мс аналогичный детектор LIGO в Хэнфорде, штат Вашингтон.

Очень скоро все успокаивается. Гравитационная волна продолжает путешествие в дальние пределы глубокого космоса. Через 1,3 с она пересекает орбиту Луны и через несколько часов покидает Солнечную систему, продолжая слегка деформировать все, что оказывается на ее пути.

Понедельник, 14 сентября 2015 г., – самый обычный день. В Лондоне родители певицы и композитора Эми Уайнхаус, наверное, оплакивают свою талантливую дочь, которая сегодня праздновала бы 32-летие, если бы не покончила с собой чуть больше 4 лет назад. Специалисты по космонавтике, любящие историю, поминают советский космический зонд «Луна-1» – первый рукотворный объект на другом небесном теле, – разбившийся о лунную поверхность ровно 56 лет назад. Но для большинства людей это ничем не примечательный день.

В то утро исследователь-постдокторант Марко Драго в одиночестве сидит в своем кабинете в Институте Альберта Эйнштейна в Ганновере. Он изучает физику в итальянской Падуе, родном городе Галилео Галилея, одним из первых изучавшего гравитацию, в свободное время играет на пианино Моцарта и Бетховена и пишет фэнтези – уже опубликовал два романа о драконах и мальчике по имени Марко ( drago по-итальянски – «дракон») [76] Я взял интервью у Марко Драго по телефону 11 июля 2016 г. .