Учёные вновь подтвердили теорию общей теории относительности Альберта Эйнштейна с беспрецедентной точностью благодаря обнаружению самого мощного гравитационно-волнового события, зарегистрированного на сегодняшний день. Сигнал, получивший название GW250114, исходит от слияния двух чёрных дыр и представляет собой самое чёткое подтверждение предсказаний Эйнштейна, сделанных сто лет назад.
Новая эра в обнаружении гравитационных волн
Столкновение было зафиксировано в 2025 году сетью передовых детекторов гравитационных волн, включая Лазерную интерферометрическую обсерваторию гравитационных волн (LIGO) в США и детектор Virgo в Италии. Эти инструменты значительно более чувствительны, чем их аналоги 2016 года, что позволяет получать исключительно чистые данные. Эта ясность имеет решающее значение, поскольку позволяет проводить строгую проверку фундаментальной физики.
Ранее GW250114 использовался для подтверждения теоремы Стивена Хокинга, утверждающей, что горизонт событий результирующей чёрной дыры не уменьшится в размере по сравнению с суммарным размером её предшественников. Результаты подтвердили теорию Хокинга с почти абсолютной уверенностью. Теперь команда под руководством Кифа Митмана из Корнеллского университета углубила анализ, непосредственно сравнив событие с уравнениями Эйнштейна.
Как общая теория относительности предсказала столкновение
Теория Эйнштейна описывает, как масса искривляет пространство-время, определяя движение объектов внутри него. При применении к слиянию чёрных дыр уравнения предсказывают определённую последовательность: чёрные дыры спирально сближаются, ускоряются, сталкиваются, а затем вибрируют на определённых частотах, подобно звенящему колоколу.
Предыдущие события не обладали достаточной чёткостью для проверки этих «режимов затухания», но GW250114 был достаточно мощным для точного тестирования. Команда Митмана смоделировала ожидаемые частоты на основе уравнений Эйнштейна и обнаружила удивительное соответствие наблюдаемым данным.
«Амплитуды, которые мы измеряем в данных, невероятно хорошо согласуются с предсказаниями численной теории относительности», – объяснил Митман. «Уравнения Эйнштейна очень сложно решать, но когда мы их решаем и наблюдаем предсказания общей теории относительности в наших детекторах, эти два результата совпадают.»
Что это значит для будущего физики
Последние результаты укрепляют надёжность общей теории относительности. Лора Наттал из Портсмутского университета заявила: «Всё, кажется, соответствует тому, что Эйнштейн говорил о гравитации.» Однако исследование также подчёркивает ограничения современных детекторов.
Несмотря на сильное соответствие, оно не может исключить отклонения до 10%. Митман отметил, что эта неопределённость уменьшится по мере повышения чувствительности детекторов. Если возникнут расхождения, это будет свидетельствовать о том, что теория Эйнштейна неполна или неверна.
Стремление к большей точности продолжится по мере того, как учёные будут наблюдать больше событий и совершенствовать свои инструменты. Каждое наблюдение приближает нас к пониманию фундаментальных законов Вселенной и тому, остаётся ли видение Эйнштейна нетронутым.
