Складки на ткани пространства-времени - Говерт Шиллинг

Усовершенствованная LIGO была почти готова к работе. Детекторы в Хэнфорде и Ливингстоне получили «полное запирание», что в случае интерферометра аналогично получению первого изображения на новом оптическом телескопе. Состоялся первичный ввод в эксплуатацию. Ученые, инженеры и техники проводили последние тесты и проверки. Два детектора были включены в режиме инженерной проработки. В пятницу, 18 сентября 2015 г., должен был состояться официальный старт научного запуска № 1.

Попутно ученые, занятые в проекте LIGO, совершенствовали протоколы: что делать в случае регистрации, как проверять ее подлинность, когда информировать прессу, почему важно ничего никому не говорить, пока не будет абсолютной уверенности в каждом заявлении. Для всего имелись правила и рекомендации. С учетом повышенной чувствительности усовершенствованных детекторов можно было рассчитывать на первую регистрацию волн Эйнштейна в течение нескольких недель или месяцев.

Можно было…

Если повезет.

Колебания ткани пространства-времени несутся сквозь Вселенную. Ничтожное возмущение четырех измерений едва уловимо меняет местное искривление. За минувшие 1,3 млрд лет оно чрезвычайно ослабло, но не исчезло – тихое вибрирующее эхо драматического события, словно отзвук грома, медленно затухающий вдали, когда вспышка молнии давно погасла.

Гравитационная волна не одинока. Множество одинаковых волн распространяются во Вселенной – во всех направлениях и в широком спектре частот и амплитуд – миллиарды лет. Почти незаметно, но постоянно пространственно-временной континуум колеблется, будто барабанная перепонка. Однако эта волна особенная. Ей суждено стать первой в истории Вселенной гравитационной волной, зарегистрированной людьми.

Мчащаяся сквозь пространство со скоростью 300 000 км/с волна вошла в нашу Галактику около 100 000 лет назад. Она вызывала легчайшую дрожь звезд и планет, двигаясь по Млечному Пути в нашем направлении. В 1915 г., когда Альберт Эйнштейн сформулировал ОТО, ей оставалось преодолеть всего 100 св. лет, чтобы встретиться с маленькой планетой, населенной любознательными существами.

Она приходит с юга. Дата: понедельник, 14 сентября 2015 г. Время: 09:50:45 по Гринвичу. На крохотную часть секунды Земля растягивается и сжимается на 1/10 квинтиллионной доли процента – 1/1021. Все на планете расширяется и сокращается вместе с ней, в том числе лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория в Ливингстоне, штат Луизиана, а через 7 мс аналогичный детектор LIGO в Хэнфорде, штат Вашингтон.

Очень скоро все успокаивается. Гравитационная волна продолжает путешествие в дальние пределы глубокого космоса. Через 1,3 с она пересекает орбиту Луны и через несколько часов покидает Солнечную систему, продолжая слегка деформировать все, что оказывается на ее пути.

_________

Понедельник, 14 сентября 2015 г., – самый обычный день. В Лондоне родители певицы и композитора Эми Уайнхаус, наверное, оплакивают свою талантливую дочь, которая сегодня праздновала бы 32-летие, если бы не покончила с собой чуть больше 4 лет назад. Специалисты по космонавтике, любящие историю, поминают советский космический зонд «Луна-1» – первый рукотворный объект на другом небесном теле, – разбившийся о лунную поверхность ровно 56 лет назад. Но для большинства людей это ничем не примечательный день.

В то утро исследователь-постдокторант Марко Драго в одиночестве сидит в своем кабинете в Институте Альберта Эйнштейна в Ганновере. Он изучает физику в итальянской Падуе, родном городе Галилео Галилея, одним из первых изучавшего гравитацию, в свободное время играет на пианино Моцарта и Бетховена и пишет фэнтези – уже опубликовал два романа о драконах и мальчике по имени Марко (drago по-итальянски – «дракон»)[76].

Примерно в 11:54 по местному времени в ящик электронной почты Драго падает письмо. Это автоматическое оповещение линии передачи данных LIGO: множество таинственных цифр и автоматически сгенерированных гиперссылок. Очевидно, программа обнаружила какую-то аномалию около трех минут назад. Интересно.

Драго переходит по одной из гиперссылок. На экране раскрываются графики выходного сигнала детектора. Он знает, как они должны выглядеть: волнистые линии, соответствующие невообразимо слабым движениям зеркал из аморфного кварца, подвешенных в концах плеч интерферометра. Конечно, сейсмический шум. Даже в LIGO невозможно добиться абсолютной неподвижности зеркал с точностью до одной десятитысячной размера атомного ядра.

На сей раз все иначе. Шум присутствует, но на него накладывается гораздо более сильный сигнал: синусоидальная волна, попеременно вздымающаяся и опускающаяся. Она колеблется все более размашисто и часто, быстро слабеет и исчезает, оставив только фоновый шум. Все происходит примерно за десятую долю секунды и наблюдается не только в Ливингстоне. В Хэнфорде то же самое – несколькими миллисекундами позже. Не просто интересно – очень интересно!

Драго идет в кабинет своего коллеги Эндрю Лундгрена – в соседнюю дверь наискосок по коридору. Лундгрен проработал здесь дольше, он более опытен. Вместе они смотрят на графики. Извилистые линии выглядят точно как на симуляциях, прекрасно им известных. Увеличение частоты и амплитуды – характерный чирп сигнала гравитационной волны. Неужели?.. Да ну, не может быть. Сигнал неожиданно силен. Он отчетливо виден; его легко выделить из шума без специального программного обеспечения. Наверное, есть другое объяснение. Это просто невозможно… Или возможно?

«Позвоним на пост управления», – предлагает Лундгрен. Два детектора работают в инженерном режиме. Официальный старт первого научного запуска назначен на пятницу. Еще проводятся всевозможные тесты. Вероятно, это преднамеренное «аппаратное внедрение» для измерения отклика системы. Да, наверняка. Не будем нервничать.

В Хэнфорде 3:30 ночи. На телефонный звонок никто не отвечает. Дежурный оператор Нуцини Кийбунтю только что пришел и пропустил звонок. В Ливингстоне (5:30 утра) оператор Уильям Паркер говорит, что ничего не знает об аппаратных внедрениях. За последние две недели ученые проекта LIGO Анамария Эффлер и Роберт Скофилд провели множество диагностических тестов, но вчера был последний день их работы. Они сильно задержались и ушли не раньше 4:30.

Что дальше?

Могло ли иметь место аппаратное внедрение, о котором никто не знал? Слепое внедрение, осуществленное тайной командой, которой LIGO Laboratory поручила держать коллектив в тонусе и постоянно следить за всем происходящим в обсерваториях? Похожие проверки проводились раньше на первоначальном оборудовании. Зачем устраивать их сейчас, прямо перед первым научным запуском? Более того, Лундгрен говорит Драго, что сложная последовательность событий, необходимая для правильного слепого внедрения, еще находится в стадии подготовки.