Автор научно-популярного канала Veritasium Дерек Маллер отправился в Калифорнийский технологический институт (Caltech), чтобы узнать из первых уст об очередном прорывном открытии в области астрофизики. В ходе беседы с сотрудником обсерватории LIGO раскрываются технические подробности нового всплеска гравитационных волн, зафиксированного детекторами. Это событие не только подтверждает выводы первых исследований, но и открывает новые горизонты в изучении природы черных дыр и загадочной темной материи.
🌌 Новое эхо из глубин космоса 0:03
Дерек Маллер прибыл в Caltech сразу после того, как научное сообщество всколыхнуло известие о регистрации нового сигнала гравитационных волн. Атмосфера в лабораториях института наполнена энтузиазмом. По признанию сотрудника обсерватории, он чувствует себя самым воодушевленным человеком в команде, поскольку сохраняет искренний интерес к происходящему даже в самые рутинные моменты, например, когда просто счищает пыль с важнейшего оптического элемента системы — куска сверхчистого стекла.
Новый всплеск космической активности был зафиксирован в начале года:
- Дата и время события: 4 января, всего через несколько часов после полуночи.
- Характер открытия: детекторы зарегистрировали мощный сигнал, который во многом напоминает самое первое историческое открытие гравитационных волн, сделанное в сентябре 2015 года.
⚖️ Анатомия слияния: массы, звуки и миллиарды лет 0:53
Обнаруженный сигнал возник в результате колоссальной космической катастрофы — столкновения и последующего слияния двух гигантских объектов. Ученые смогли детально определить параметры участников этого события:
- Масса первой черной дыры составляла около 30 масс Солнца.
- Масса второй черной дыры оценивалась примерно в 20 масс Солнца.
Этот сигнал отличался от первого обнаруженного всплеска своей продолжительностью. Как объясняет исследователь, он длился дольше по двум ключевым причинам: во-первых, лазерные интерферометры стали значительно лучше улавливать самые низкие частоты, а во-вторых, сами черные дыры были меньше по размеру, из-за чего финальная стадия их слияния заняла больше времени.
Для наглядности ученые переводят гравитационные колебания в звуковой диапазон. Если первый в истории сигнал от сентября 2015 года был слышен всего одну десятую долю секунды и напоминал резкий, короткий хлопок, то новое событие звучит как более затяжной, растянутый гул.
Кроме того, этот космический катаклизм произошел на колоссальном удалении от Земли. По словам ученого, это самое далекое слияние черных дыр, которое человечеству удалось зафиксировать на сегодняшний день. Расстояние до него составляет около 3 миллиардов световых лет. Это означает, что само столкновение произошло 3 миллиарда лет назад, и все это время гравитационное эхо путешествовало сквозь пространство, пока не достигло детекторов LIGO.
🔄 Тайна вращения и первичное происхождение черных дыр 1:44
Особый научный интерес вызывают внутренние характеристики столкнувшихся объектов. По словам физика, детальный анализ данных указывает на важные особенности:
- Ориентация вращения: присутствуют явные намеки на то, что две черные дыры вращались в разных направлениях — их собственные оси не совпадали друг с другом и с осью их общей орбиты.
- Механизм формирования: данная аномалия позволяет предположить, что эти объекты не сформировались изначально как двойная звездная система. По мнению исследователя, они, скорее всего, зародились в глубоком космосе независимо друг от друга, а затем были вовлечены в совместный танец силами орбитальной динамики.
Регистрация этого сигнала принесла ученым колоссальное облегчение. Теперь исследователи точно знают, что подобные события происходят регулярно, а Вселенная не заполнена исключительно крошечными черными дырами или, напротив, не обделена ими вовсе. Более того, астрофизики строят амбизиозные прогнозы на будущее. По оценкам собеседника Дерека Маллера, если чувствительность детекторов LIGO удастся повысить всего в 2–3 раза, частота регистраций вырастет экспоненциально: вместо одного сигнала в месяц или два ученые смогут фиксировать новые слияния практически каждый день или каждую неделю.
Ученый отмечает удивительный факт: по состоянию на середину 2015 года двойные черные дыры считались крайне неожиданным и маловероятным источником гравитационных волн, однако именно от них пришли первые три зафиксированных сигнала.
В связи с этим в научном сообществе активно обсуждается экзотическая рабочая гипотеза:
- Некоторые из наблюдаемых черных дыр могут быть так называемыми первичными черными дырами.
- Они могли сформироваться не в результате привычного коллапса звезд после взрывов сверхновых, а непосредственно в моменты Большого взрыва.
- По мнению исследователя, такие первичные объекты могут составлять значительную долю загадочной темной материи.
Таким образом, сбор и статистический анализ множества подобных слияний позволит науке вплотную приблизиться к разгадке величайших космологических тайн современности.
🌠 Парадоксы нейтронных звезд и секретные сигналы 3:20
Развитие гравитационно-волновой астрономии меняет и менталитет самих исследователей. Собеседник Дерека Маллера вспоминает, что в прошлом, когда приборы еще ничего не фиксировали, среди физиков была популярна фраза, с которой он всегда категорически не соглашался: «Если мы не найдем никаких сигналов, это будет даже более интересно, чем если мы их найдем». Сам исследователь всегда настаивал, что науке нужно как можно больше реальных сигналов.
Однако теперь, когда детекторы успешно работают, ученый признается, что чувствует себя гораздо спокойнее, и в его рассуждениях появился определенный азарт. Астрофизики очень ожидали увидеть сигналы от слияния двойных нейтронных звезд. По словам исследователя, если ученые так и не обнаружат их гравитационные волны в ближайшее время, это станет по-настоящему интригующим парадоксом.
Науке хорошо известны принципы работы нейтронных звезд, их существование и поведение в двойных системах давно подтверждены методами радиоастрономии. Но отсутствие их гравитационных волн может указывать на то, что непосредственно перед финальным слиянием с ними происходит нечто аномальное. Ученый предполагает, что в их эволюционном треке есть скрытые процессы, уводящие систему совсем в другом направлении, чем предсказывают современные модели, и это открывает потрясающие перспективы для новых открытий.
В завершение беседы исследователь в шутку намекнул Дереку Маллеру на секретность их работы, заметив, что никто не знает, сколько еще зафиксированных сигналов сейчас находится в обработке и скрывается от общественности. Впрочем, он тут же заверил ведущего, что если бы у него действительно были секретные данные, Дерек узнал бы о них самым первым.
🪼 Бонус: Нейросетевая медуза Veritasium 4:39
В финальной части выпуска Дерек Маллер поделился подробностями своего личного инженерного проекта. Он занимается созданием интерактивного арт-объекта в виде светящейся медузы.
Технические детали проекта включают в себя следующие компоненты:
- Конструкция и свет: основой служат гибкие светящиеся элементы, имитирующие первые два щупальца медузы.
- Аппаратное управление: световыми сигналами управляет миниатюрный микрочип, на который завязана работа специализированной нейросети.
- Датчики и интерактивность: устройство оснащено сенсорами приближения и звука.
Главная особенность разработки заключается в алгоритме обучения. Нейросеть будет самостоятельно обучаться изменять логику и частоту вспышек света на щупальцах таким образом, чтобы эффективно привлекать внимание проходящих мимо людей и заставлять их подходить к объекту как можно ближе.
