Как участнику рейтинга Forbes и его коллегам удалось впервые «поймать» неуловимую черную дыру

Фото Getty Images
Фото Getty Images
Ученым удалось впервые подтвердить существование неуловимого прежде вида черных дыр. За открытием стоял в том числе участник рейтинга Forbes «30 до 30». Сегодня он рассказывает, как вместе с коллегами использовал гравитационные волны, чтобы доказать скептикам существование черных дыр «среднего класса»

Как происходит процесс открытия новой черной дыры? Астрофизику и участнику рейтинга Forbes «30 до 30» Карану Джани и его коллегам для этого потребовалось зарегистрировать несколько всплесков гравитационных волн, которые длились примерно 0,1 секунды. Джани входит в группу ученых, которая 2 сентября опубликовала научную статью о всплесках гравитационных волн, вызванных образованием черной дыры промежуточной массы. Впервые в истории черная дыра промежуточной массы была обнаружена исключительно благодаря использованию гравитационных волн.

«Большинство астрофизиков не верили в черные дыры промежуточной массы. Мы получили первое подтвержденное доказательство их существования», — говорит Джани.

Подробнее об открытии читайте в материале Неуловимый «средний класс»: ученые доказали существование странных черных дыр

Идея использования гравитационных волн для обнаружения черных дыр одновременно и новаторская, и довольно старая. Еще в 1916 году Альберт Эйнштейн впервые предсказал существование гравитационных волн, то есть невидимых глазу колебаний пространства-времени, которые распространяются по Вселенной после столкновения и слияния небесных тел. Однако на то, чтобы подтвердить существование гравитационных волн, потребовалось почти 100 лет — их впервые обнаружили ученые из лазерно-интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории LIGO только в 2015 году. Два года спустя за свое открытие они получили Нобелевскую премию по физике. С тех пор ученые используют гравитационные волны для обнаружения и исследования черных дыр во Вселенной.

Заглянуть во тьму: как устроена черная дыра

Существует несколько видов черных дыр, самыми распространенными из которых считаются сверхмассивные черные дыры и черные дыры звездной массы. Первые — тяжелее Солнца в миллионы раз, вторые — лишь в 10-24 раза. Как можно понять из названия, черные дыры промежуточной массы нельзя отнести ни к первой, ни ко второй категории.

Масса новой черной дыры превышает массу Солнца примерно в 142 раза. Ученые считают, что эта черная дыра образовалась в результате столкновения и слияния двух небольших черных дыр, которое произошло миллиарды лет назад. Новая черная дыра, которой пока что не дали имя, находится на расстоянии около 17 млрд световых лет от Земли.

32-летний астрофизик Каран Джани, который за свою карьеру стал соавтором больше 100 научных публикаций, давно верил в черные дыры промежуточной массы. Тем не менее, по его словам, из-за отсутствия доказательств многие ученые скептически относились к возможности их существования. «Ясно, что возникновение черной дыры промежуточной массы — это очень редкое явление. Если бы таких черных дыр было много, то мы бы гораздо раньше заметили другие сигналы, свидетельствующие об их существовании», — рассказывает Джани.

Человечество впервые увидело черную дыру

В мае 2019 года, через два дня после своего дня рождения, Джани вместе с коллегами обнаружил первые всплески гравитационных волн, которые указывали на существование этой черной дыры. «Детектор гравитационных волн зарегистрировал лишь несколько всплесков. Тем не менее с их помощью мы можем узнать о черных дырах все, что нам нужно», — говорит астрофизик. В течение года группа ученых из разных стран занималась сбором доказательств и пыталась понять, что же означает новое открытие. «Это результат совместной работы тысячи ученых из сотни различных учреждений», — отмечает Джани.

Сияние тьмы: астрономы впервые зарегистрировали свет от столкновения черных дыр

После открытия возникло множество новых вопросов. Как именно сформировалась новая черная дыра? Как часто встречаются черные дыры промежуточной массы?

В ходе своего следующего научного проекта Джани попытается найти ответы. Для этого нужно будет построить гравитационно-волновую обсерваторию в космосе. Сейчас астрофизик работает над созданием лазерной интерферометрической космической антенны LISA в рамках совместного проекта НАСА и Европейского космического агентства. Проект предусматривает запуск в 2034 году трех космических аппаратов, которые будут двигаться вдоль орбиты Земли в форме треугольника, при этом используя относительную тишину космического пространства для обнаружения еще большего количества гравитационных волн.

Пока что Джани продолжает восхищаться тем, какие тайны хранит Вселенная. «Это открытие напомнило нам, как мы ничтожны на фоне Вселенной. Как бы мы ни пытались рационализировать ее устройство, у Вселенной всегда найдется способ очаровать нас», — рассказывает астрофизик.

Как SpaceX впервые отправила астронавтов на МКС: фоторепортаж

Перевод Полины Шеноевой