Одной из актуальных задач современной астрофизики является регистрация гравитационных волн, теоретически предсказанных еще Эйнштейном. Считалось, что наиболее мощным источником таких волн являются сталкивающиеся черные дыры, но возможно, еще перспективнее окажутся суперструны в момент своей «смерти».

Существование гравитационных волн, закономерно вытекающее из современных представлений об устройстве Вселенной, было предсказано еще Альбертом Эйнштейном. В сформулированной им картине мира гравитация является ни чем иным, как искажением топологии пространственно-временного континуума. При этом гравитационные волны представляют собой своеобразную «рябь» пространства-времени, распространяющуюся со скоростью света. Любое тело, двигающееся с ускорением, обязательно излучает гравитационные волны — при условии, что сила притяжения вне его подвержена неравномерным изменениям. Другими словами, абсолютно однородный шар, вращаясь вокруг своей оси, никаких гравитационных волн не производит. А вот если на экваторе шара образуется локальное уплотнение, то в процессе вращения он будет испускать гравитационные волны, что приведет к его постепенному замедлению. Интенсивность гравитационных волн зависит от скорости движения и массы тела.

До сих пор физикам не удалось получить экспериментальное подтверждение того, что гравитационные волны действительно существуют, но, по мнению многих, это может случиться уже в самое ближайшее время, когда будут построены новые высокочувствительные детекторы. Наиболее мощными источниками гравитационных волн теоретически должны быть сталкивающиеся черные дыры — в ходе подобных катаклизмов испускаются в миллионы раз более интенсивные гравитационные волны, нежели излучают «в норме» все галактики Вселенной.

Однако астрофизик Крэг Хоган (Craig Hogan) высказал предположение о том, что первыми источниками гравитационных волн, которые сможет обнаружить земная аппаратура, могут стать космические струны. Теория суперструн, часто критикуемая за фантастичность и умозрительность, все же является главным кандидатом на роль модели, способной объединить четыре типа физических взаимодействий, наблюдаемых во Вселенной — гравитационное, электромагнитное, сильное и слабое. Одним из интересных ее следствий является предположение о том, что во Вселенной должно существовать бессчетное множество космических суперструн — своеобразных дефектов топологии пространства. Суперструны представляют собой очень-очень тонкие (диаметром меньше электрона) и очень-очень длинные (порядка размеров галактики) объекты, внутри которых заключено свернутое пространство ранней Вселенной. Они могут замыкаться в кольцо, становясь нестабильными: кольцо постепенно сжимается, и когда его диаметр доходит до размера элементарной частицы, струна распадается в ходе колоссального взрыва. «Суперструны слишком легки для того, чтобы оказывать заметное влияние на космические структуры, однако в момент своего исчезновения они должны производить целый «водопад» гравитационных волн», — говорит Крэг Хоган.

Возможно, первые достоверные свидетельства существования гравитационных волн будут получены с помощью Космического антенного лазерного интерферометра (Laser Interferometer Space Antenna, LISA). Эта система, состоящая из нескольких орбитальных аппаратов, сможет регистрировать волны очень низкой частоты и будет на порядки чувствительнее всех существующих гравитационных детекторов. Кроме ожидаемых источников гравитационных волн — таких, как двойные звездные системы и супермассивные черные дыры — LISA сможет регистрировать волны, образовавшиеся в результате схлопывания кольцевых суперструн. Крэг Хоган замечает, что «если мы получим соответствующий сигнал, это будет реальным экспериментальным подтверждением того, что теоретически предположенные суперструны все же существуют».

Читайте также: «Рябь пространства-времени».

По публикации Physorg.Com