February 3rd, 2021

krym

Сверхдлинные гравитационные волны: еще одна будущая Нобелевка

Сенсационное открытие гравитационных волн с помощью детекторов ЛИГО в 2015-2016 году уже увенчалось Нобелевской премией. Детектор ЛИГО улавливает волны с частотой несколько колебаний в секунду, приходящие от сливающихся черных дыр звездных масс – в десятки масс Солнца. Но во Вселенной есть огромное количество сверхмассивных черных дыр, которые находят в центре практически каждой галактики. Если эти дыры в миллионы или в миллиарды раз тяжелее Солнца, то и волну при слиянии должны давать в миллионы или в миллиарды раз длиннее, то есть с частотой в миллион или миллиард раз меньшей – в наногерцовой области. Для поиска таких гравитационных волн можно использовать наблюдения пульсаров с очень стабильной частотой сигнала. Согласно статье в Wiki о North_American_Nanohertz_Observatory_for_Gravitational_Waves, идея использовать пульсары для обнаружения сверхдлинных гравитационных волн была предложена в 1977 году Михаилом Сажиным (статья в «Астрономическом журнале», который переводится на английский): https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/1978SvA....22...36S/abstract
вот тут полный перевод http://articles.adsabs.harvard.edu//full/1978SvA....22...36S/0000036.000.html
и, почти два года спустя Стивеном Детвейлером (статья в “Astrophysical Journal”):
https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/1979ApJ...234.1100D/abstract
Обращаю внимание на сопоставимую и высокую (многие сотни ссылок) цитируемость этих статей.

Для реализации этой идеи в 2007 году был создан консорциум NANOGRAV из североамериканских, австралийских и европейских радиотелескопов http://nanograv.org/.
Они много лет изучали сигналы от пульсаров (вот статья 2016 года моего хорошего знакомого Марата Мусина об этих усилиях https://nplus1.ru/news/2016/04/07/nograviwavesmbhdetection), но только сейчас, в январе 2021, NANOGRAV доложил о вероятной поимке гравволны с частотой 10^-8 герц:
https://www.vesti.ru/nauka/article/2508997
https://nplus1.ru/news/2021/02/03/nanograv-primordial-black-holes
Вот официальная информация:
https://physics.aps.org/articles/v14/15
https://arxiv.org/pdf/2009.04496.pdf
https://arxiv.org/pdf/2009.08268.pdf
К этим результатам теоретики сразу стали пристегивать свои теории о первичных дырах, о темной материи из черных дыр. Даже квантовые струнщики оживились, ведь эти ребята свою струну к любой подметке на ходу привяжут.

Я уже обсудил эти потрясающие новости с Джоном Мазером – и он подтвердил, что авторы открытия обещают быстрый (6-9 месяцев) прогресс по уточнению и верификации данных.
Легко предсказать, что если все подтвердится, то работа будет увенчана Нобелевской премией. Было бы логично присудить премию теоретику, предсказавшему эффект, а также лидерам наблюдательных групп.
Теоретик Стивен Детвейлер из Флоридского университета не может претендовать на Нобелевскую премию, потому что скончался в 2016 году: http://www.phys.ufl.edu/faculty/detweiler.shtml
Поэтому от теоретиков остается только такой кандидат как Михаил Сажин. Ну, поживем – увидим.

Что значит это открытие с точки зрения науки? Гравитационно-волновая астрономия получило новое, широкое окно, с видом на низкочастотный конец спектра гравитационного излучения. Он может характеризовать современное слияние самые крупных и массивных черных дыр – или слияние меньших дыр в момент максимального сжатия Вселенной. Тогда рождалось гораздо более высокочастотное гравитационное излучение, но оно растянулось из-за расширения Вселенной. В любом случае, нас ожидает приток новых наблюдательных данных о самых сокровенных процессах динамики Вселенной – и он обещает серьезные сдвиги в теоретических воззрениях, которые будут вынуждены адаптироваться под новые факты.

Это открытие резко актуализирует вопрос о распределении сверхмассивных черных дыр. Мне известны две отечественные теоретические работы о таком спектре. Работа Долгова пропагандирует модель формирования первичных дыр из квантовых флуктуаций. Он - свой в стане квантовых космологов, поэтому легко опубликовал обзор в УФН, который возглавляет квантовый академик Рубаков. Вторая работа – моя с российским соавтором, директором обсерватории и опытным наблюдателем пульсаров. Мы – чужие среди своих, поэтому наша статья (не квантовая, а просто физическая) бродит по редакциям с августа 2019 года и лежит сейчас в третьем журнале. Если рецензенты первых двух журналов были обычные московские чудаки на букву «м», которые сразу и кратко рассказали, какие мы неправильные люди, то в третьем журнале мы наткнулись совсем на другого персонажа. Он ме-е-дленно работал над рецензией с мая по ноябрь 2020 года, зато наваял 8 страниц, в которых сослался на 73 работы! Безусловный специалист, который не стал отвергать нашу статью (отметив «возбуждающую актуальность ее содержания»), но потребовал разделить её на две, дополнить новым численным моделированием с учетом длинного списка неучтенных эффектов и т.д. Мы переделали в рамках разумного статью, но он снова недоволен – и как пишет редакция, уже третий месяц работает над новой рецензией…

Есть такое понятие «испанский стыд» - когда стыдно не за свои действия, а за чужие. Вот скоро работа основанная на пульсарах, получит еще одну Нобелевскую премию, а Джоселин Белл, которая открыла пульсары и вполне жива, так и не получит её, отчего я испытываю испанский стыд, глядя на Нобелевский комитет. Такой же стыд я испытываю, глядя на нынешних рецензентов-теоретиков. Я понимаю, что публиковать ошибочные теоретические работы не хочется, но посмотрим правде в глаза – как минимум, 99% выходящих теоретических работ в области космологии ошибочны по определению, потому что они исходят из сотни разных моделей и посылок. Если выйдет еще одна ошибочная модель, то ничего с наукой не случится, а вот если запретить двум опытным докторам наук опубликовать свое мнение, подкрепленное расчетами, в том виде, в каком они хотят это опубликовать – то это означает, что с наукой уже случилось самое плохое, что могло случиться: она перестала быть наукой. Мой соавтор, который опубликовал множество наблюдательных результатом, просто шокирован. Для него рецензенты всегда были славные ребята, которые чего-нибудь подскажут или уточнят. И тут он попал в банку к рецензентам-теоретикам…

Будем оптимистами: сколько квантовой космической струне не виться, все равно наблюдатели её рано или поздно обрежут – и настанет праздник на улице здравого смысла и ОТО.
А сегодня в космос открылось еще одно окно!