Брайан Грин - До конца времен. Сознание, материя и поиски смысла в меняющейся Вселенной

Хотя генерируемые волны получались слишком слабыми, чтобы их можно было обнаружить, эти работы установили, пусть косвенно, что гравитационные волны реальны.

Три десятилетия и миллиард долларов спустя лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, LIGO) сделала следующий шаг и впервые сумела непосредственно зарегистрировать рябь на ткани пространства. Рано утром 14 сентября 2015 г. два громадных детектора, один в Луизиане, другой в штате Вашингтон, беспрецедентно защищенные от любых возможных возмущений, за исключением воздействия гравитационных волн, сработали. Причем в точности одинаковым способом. Исследователи готовились к этому моменту почти полстолетия, но калибровку новых усовершенствованных детекторов закончили всего двумя днями ранее. Почти немедленная после этого регистрация сигнала стала поводом одновременно для радости и тревоги. Реален ли этот сигнал? Что это — главное открытие всей жизни или работа какого-нибудь шутника? Или еще хуже — неужели кто-то взломал систему и подсунул им ложный сигнал?

После нескольких месяцев тщательнейшего анализа, проверки и перепроверки деталей предполагаемого гравитационного возмущения исследователи объявили, что по Земле действительно прокатилась гравитационная волна. Более того, при помощи точного анализа параметров колебаний и сравнения с результатами моделирования на суперкомпьютере гравитационных волн, которые должны возникать при различных астрономических событиях, исследователи методом обратного проектирования сигнала восстановили его источник. Они пришли к выводу, что 1,3 млрд лет назад, когда на планете Земля только начала зарождаться многоклеточная жизнь, две далекие черные дыры, обращавшиеся вокруг общего центра по спирали и со все возрастающей скоростью, приближавшейся уже к скорости света, столкнулись в последнем орбитальном пароксизме. Это столкновение породило в пространстве приливную волну, гравитационное цунами настолько громадное, что его мощь превзошла мощь, вырабатываемую всеми звездами во всех галактиках в наблюдаемой Вселенной. Эта волна покатилась со скоростью света во всех направлениях, в том числе и к Земле, убывая по мощности по мере распространения. Примерно 100 000 лет назад, когда люди потихоньку мигрировали из африканской саванны, эта волна, продолжая свой неустанный бег, прокатилась рябью сквозь гало из темной материи, окружающее нашу Галактику. Около 100 лет назад она пронеслась мимо звездного скопления Гиады, и примерно в это же время один из представителей нашего биологического вида, Альберт Эйнштейн, начал думать о гравитационных волнах и написал первую статью об их возможном существовании. Примерно через 50 лет, когда волна эта продолжала нестись сквозь космос, другие исследователи дерзко предположили, что подобные волны можно обнаружить, и начали проектировать и планировать устройство, которое было бы на это способно. И когда волна была всего в двух световых днях пути от Земли, новый усовершенствованный вариант самых продвинутых детекторов был, наконец, готов к действию. Два дня спустя эти два детектора вздрогнули на две сотых миллисекунды, записав данные, которые позволили ученым реконструировать всю ту историю, которую я только что поведал. За это достижение руководители команды исследователей Райнер Вайсс, Барри Бэриш и Кип Торн в 2017 г. были удостоены Нобелевской премии.

Эти открытия, захватывающие сами по себе, важны для нашего рассказа потому, что на 23-м этаже Земля (считая, опять же, что до этого момента она будет находиться на орбите), потеряв энергию посредством процесса, аналогичного описанному, — медленной, но безостановочной генерации гравитационных волн — упадет по спирали на давно мертвое Солнце. С другими планетами произойдет примерно то же самое, хотя временные ориентиры, возможно, будут иными. Более мелкие планеты производят в ткани пространства меньшее возмущение и потому спускаются по более пологой спирали; так же происходит и с планетами, орбиты которых далеки от звезды. Взяв Землю в качестве примера тех планет, которые будут упрямо держаться за свои орбиты, мы заключаем, что к 23-м этажу такие планеты, примирившись со своей судьбой, нырнут наконец вниз и соединятся со своим холодным солнцем в последнем крепком объятии.

Галактики на последних этапах существования ожидает примерно такая же последовательность событий. В центре большинства галактик имеется громадная черная дыра массой в миллионы или даже миллиарды масс Солнца. На подъеме к 23-му этажу в галактиках из звезд останутся только выгоревшие угольки; избежав участи быть выброшенными прочь, они будут медленно двигаться по орбитам вокруг центральной черной дыры своей галактики. И если планеты, орбитальная энергия которых постепенно уходит в гравитационные волны, медленно по спирали спускаются к центру системы, то звезды, с которыми происходит нечто аналогичное, по спирали спускаются к центральной черной дыре галактики. Оценив скорость передачи энергии, ученые пришли к выводу, что к 24-му этажу большая часть звездных огарков будет уже поглощена черной бездной, притаившейся в центре соответствующей галактики25. Если в галактике найдутся упрямцы — выгоревшие звезды, которые достаточно малы и далеки от центра, — центральная черная дыра предложит им дополнительную помощь, неустанно притягивая эти звезды и приманивая их все ближе к месту последнего упокоения. Учитывая оба эти влияния, центральные черные дыры начисто выметут звезды из большинства галактик к 30-му этажу, то есть через 1030 лет после Большого взрыва, если не раньше.