Факультет

Студентам

Посетителям

Гравитационные волны

Мало кто сомневается в том, что гравитация распространяется с конечной скоростью и что эта скорость совпадает со скоростью света. Тем не менее этот фундаментальный факт, не был до их пор подтвержден опытом.

Естественным желанием физиков было обнаружить гравитационные волны, которые похожи на электромагнитные (радио) волны, излучаемые ускоренным зарядом. Два обстоятельства делают такой опыт трудным. Первое — очевидное: гравитационное взаимодействие много слабее электромагнитного, а поэтому его трудно детектировать. О втором обстоятельстве надо сказать подробнее. Предположим, что мы рассматриваем систему из двух электронов. Такая система получает существенно слабее, чем система из электрона и позитрона или система из позитрона и протона. Оказывается, что если в системе зарядов все частицы имеют одинаковое отношение заряда к массе, то интенсивность излучения сильно падает, примерно в (λα)2 раз, где λ — длина волны излучения, α — размеры системы.

Это происходит потому, что в такой системе ее центр тяжести совпадает с центром заряда, и она ведет себя почти как неподвижный заряд.

В случае гравитационного излучения все частицы имеют одно и то же отношение «гравитационного заряда» к его массе (следствие принципа эквивалентности), и поэтому в любой системе это излучение квадрупольно.

Источник гравитационного излучения очень трудно сделать искусственно; пока основные надежды возлагаются на крупные космические события. Такими событиями может быть, например, образование черной дыры. Гравитационные волны должны излучать и двойные звезды. Однако интенсивность такого излучения мала. Можно привести формулу для интенсивности излучения двух тел с массами m1 и m2, обращающихся вокруг общего центра тяжести. Если 2a — среднее расстояние между телами, то потеря энергии на излучение гравитационных волн в 1 секунду описывается формулой

Потеря энергии на излучение гравитационных волн

Для Юпитера такая формула дает 5∙1010 эрг/с (для сравнения световое излучение Солнца 4∙1033 эрг/с). Для типичной двойной звезды излучение составляет величину порядка 1031 эрг/с (двойная UV в созвездии Льва). Однако из-за большого расстояния до Земли (≈ 200 световых лет) поток энергии на Земле оказывается ничтожно малым — 3,5∙10-12 эрг/с ∙ см2. Зарегистрировать гравитационное излучение двойной звезды есть необычно трудная задача.

Несколько лет назад были опубликованы сообщения о том, что зарегистрированы волны с интенсивностью, во много раз превышающей самые оптимистические предсказания. Однако тщательные проверки в нескольких лабораториях (в том числе и в лаборатории В. Б. Брагинского в Москве) не подтвердили этого открытия. Гравитационные волны продолжают оставаться неизвестными экспериментатору. Между тем они играют свою роль в эволюции Вселенной, поскольку могут существовать без всяких источников и описывать изменяющуюся со временем геометрию Вселенной. В отличие от электромагнитных волн гравитационные взаимодействуют друг с другом, и можно думать, что на ранних этапах эволюции они могли влиять на развитие событий.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: