Этот звук в точности совпадает с тем, что предсказывает общая теория относительности. Измеряя, как возрастают и падают частота волн и их громкость, физики смогли вычислить массы черных дыр, участвующих в процессе слияния: примерно 36 и 29 солнечных масс. Они также выяснили, что в результате слияния новая черная дыра оказалась легче суммарной массы двух прежних дыр на 3 солнечные массы. Вся недостающая энергия излучилась в виде гравитационных волн, что говорит нам о том, какой грохот стоял на месте происшествия. И, сравнивая этот грандиозный процесс со слабыми вибрациями, обнаруженными LIGO, вспомним о чудовищном расстоянии, отделяющем нас от этого события, – 1,3 миллиарда световых лет.

Благодаря этому открытию удалось наконец разрешить спорный вопрос о самом существовании двойных систем, состоящих из черных дыр. Такие темные объекты, как черные дыры, очень трудно обнаружить. Это удается сделать только в том случае, если какой-нибудь яркий объект, например звезда, вращается по орбите вокруг черной дыры.

Массы черных дыр, измеренные в первом событии слияния, озадачили астрономов. Существовало мнение, что черные дыры образуются при коллапсе ядер звезд-гигантов. А такие ядра должны приводить к формированию черных дыр с массами не более 20 солнечных масс.

Рис. 4.1. Великое открытие крошечного импульса: сигналы от гравитационных волн, пойманные обсерваториями LIGO в 2015 году. Серым обозначены данные из Хэнфорда, черным – из Ливингстона.

Второе слияние было зафиксировано в декабре 2015 года. Черные дыры, участвующие в этом процессе, оказались немного легче – примерно 14 и 7 солнечных масс, т. е. внутри диапазона масс, предсказанных для коллапса звезд.

Наряду с продолжающимися поисками слияния черных дыр обсерватория LIGO пытается обнаружить гравитационные волны от нейтронных звезд, неумолимо сближающихся по спирали друг с другом. Черные дыры даже при крушении прячутся за горизонтом событий, в то время как от нейтронных звезд при столкновении в окружающее пространство разбрызгивается горячее вещество (неоценимое подспорье в исследовании тайн Вселенной). Изучение таких взрывов может помочь в объяснении происхождения коротких всплесков гамма-излучения, таинственных и невероятно мощных электромагнитных явлений. Кроме того, может проясниться вопрос о том, где находится «наковальня» Вселенной, на которой выковываются такие тяжелые элементы, как уран, торий и золото. В ближайшие два года чувствительность аппаратуры LIGO повысится настолько, что появится возможность обнаруживать гравитационные волны от слияний нейтронных звезд в соседних с нами 300 000 галактиках. Это означает, что мы будем получать примерно один сигнал в месяц.

Детектирование единичных событий – это только начало. Соединив несколько событий вместе, мы сможем получить уникальную информацию об эволюции и структуре Вселенной в целом. Сигналы от слияний нескольких черных дыр можно сопоставить, чтобы попробовать понять природу темной энергии, которая заставляет Вселенную расширяться с ускорением. Обсерватория LIGO и другие детекторы могут измерить расстояние до каждого слияния и вместе с результатами наблюдений на обычных телескопах поведать нам о том, как расширялось пространство в то время, пока волны добирались до нас. Результаты этих измерений помогут нам оценить влияние темной энергии на пространство.

Некоторые исследователи надеются использовать сигналы от гравитационных волн для того, чтобы подвергнуть теорию относительности новым суровым испытаниям. Например, эти сигналы могут показать, ведет ли себя гравитация на больших расстояниях так, как это предсказывает теория относительности.

Успешные результаты LIGO открывают новые возможности в обнаружении гравитационных волн. Индия, например, давно заявляет о желании установить на своей территории третий детектор LIGO. Могут появиться и другие типы детекторов. Европейское космическое агентство начинает испытания оборудования для Улучшенной космической антенны, использующей принцип лазерного интерферометра (Evolved Laser Interferometer Antenna, eLISA) – огромного детектора, развернутого в космосе. Антенна eLISA будет чувствительна к гораздо более низкочастотным волнам и сможет обнаруживать слияния сверхмассивных черных дыр с массами от миллионов до миллиардов масс Солнца на самом краю Вселенной. Первая экспериментальная космическая лаборатория этого типа, «Следопыт» LISA (LISA Pathfinder), начала испытания на орбите в ноябре 2016 года.

Если заглянуть еще дальше, мы увидим, что могут возникнуть совсем другие способы детектирования гравитационных волн. Первозданные гравитационные волны, возникшие в очень молодой Вселенной, могут быть выявлены в космическом микроволновом фоновом излучении (см. «Первая доля секунды» в главе 5), что проложит путь к созданию теории великого объединения.