Моя жизнь в астрономии

Накануне открытия гравитационных волн, в 2014 году, в ГАИШ прошла Международная конференция, посвященная памяти Леонида Петровича Грищука, который безвременно ушел из жизни в возрасте 71 года. На этой конференции присутствовал Кип Торн – один из руководителей гравитационно-волнового эксперимента LIGO. В Большой физической аудитории физического факультета МГУ он сделал доклад о проблеме поиска гравитационных волн и представил результаты многочисленных модельных расчетов процессов слияния черных дыр в двойных системах. Кип Торн заявил, что мы находимся накануне открытия гравитационных волн, и отметил, что эти многочисленные модельные расчеты будут использоваться для идентификации гравитационно-волновых событий и определения характеристик черных дыр в сливающихся двойных системах. Последующие события полностью подтвердили его высказывания. То, что гравитационно-волновые сигналы впервые были открыты от слияния черных дыр, а не нейтронных звезд, не стало неожиданностью для ученых. Еще в 1997 году астрофизики из ГАИШ МГУ В. М. Липунов, К. А. Постнов и М. Е. Прохоров предсказали, что обсерватория LIGO первой должна зарегистрировать сигналы от слияния черных дыр. Хотя частота слияния черных дыр в двойных системах (~ 10^-5 ÷ 10^-6 слияний в год на одну стандартную галактику) существенно ниже, чем частота слияния нейтронных звезд (~ 10^-4), при слиянии черных дыр выделяется намного большая энергия в виде гравитационных волн. Это позволяет регистрировать гравитационные волны с гораздо больших расстояний. Поскольку объем пространства пропорционален кубу расстояния, количество доступных для наблюдений сливающихся пар черных дыр увеличивается и, соответственно, возрастает вероятность их обнаружения с помощью гравитационно-волновых телескопов.

К настоящему времени гравитационно-волновыми телескопами LIGO, Virgo и др. зарегистрировано уже около сотни событий слияния двойных черных дыр. Особо следует отметить открытие в 2017 году гравитационно-волнового сигнала от слияния двух нейтронных звезд. Это слияние наблюдалось также и в электромагнитном канале, в рентгеновском, гамма и оптическом диапазонах спектра (наблюдалось явление так называемой килоновой). По результатам одновременных наблюдений в гравитационно-волновом и электромагнитном каналах ученым удалось показать, что скорость распространения гравитационных волн в пространстве с точностью ~ 10^-15 совпадает со скоростью света (!). Этот результат имеет значение для проверки (а точнее, для отбрасывания) ряда теорий гравитации, альтернативных ОТО. Наблюдения спектров электромагнитного излучения от слияния нейтронных звезд позволили изучить процессы нуклеосинтеза и формирования тяжелых химических элементов, вплоть до элементов группы урана. Оказалось, что основное количество чистого золота во Вселенной сформировалось при слиянии нейтронных звезд в двойных системах (!). Забегая вперед, отметим, что анализ многочисленных гравитационно-волновых событий от слияния черных дыр, во время которых ОТО Эйнштейна проявляет себя уже не в статике, а в динамике, не обнаружил никаких отличий от предсказаний ОТО. Это позволяет сделать уверенный вывод о том, что ОТО успешно проверена в сверхсильных переменных гравитационных полях, а черные дыры звездных масс, предсказываемые ОТО, можно считать окончательно открытыми. Таким образом, рентгеновская астрономия обеспечила первый прорыв в исследованиях черных дыр звездных масс, а гравитационно-волновая астрономия позволила окончательно доказать их существование.

Считаю, что мне повезло в том, что я, волею судеб, оказался у истоков процесса открытия черных дыр, который длился свыше полувека. Особенно мне повезло в том, что я дожил до окончательного открытия черных дыр. В связи с этим мне приятно осознавать тот факт, что в 2009 году я был удостоен Государственной премии Российской Федерации за наблюдательные исследования черных дыр.