Через семь лет после одобрения проекта индийское правительство разрешило строительство детектора гравитационных волн в Хинголи, примерно в 590 километрах к востоку от Мумбаи, столицы штата Махараштра. Новый объект будет работать совместно с четырьмя уже установленными приборами в США, Италии и Японии.
Что такое гравитационные волны?
Предсказанные Альбертом Эйнштейном в 1916 году как часть общей теории относительности, гравитационные волны — это пульсации в пространстве-времени, распространяющиеся со скоростью света. Возникают они в результате бурных космических событий, таких как слияние двух черных дыр или нейтронных звезд. Во время этого процесса гравитационные волны распространяются во всех направлениях от источника, сжимая и растягивая пространство-время.
Гравитационные волны очень трудно обнаружить из-за малой амплитуды. Сейчас это возможно только с помощью четырех приборов: двух приборов-близнецов, которые входят в состав Лазерной интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории (LIGO) в штатах Вашингтон и Луизиана в США. В феврале 2016 года они осуществили первое прямое обнаружение гравитационных волн, вызванное слиянием двух черных дыр на расстоянии около 1,3 миллиарда световых лет от Земли. Еще один детектор, Virgo, находится в Италии, а Kamioka Gravitational-Wave Detector (KAGRA) — в Японии.
Как работают эти детекторы?
Лазерные интерферометры состоят из двух длинных перпендикулярных рукавов (обычно по несколько километров) и лазерного луча. Лазерный луч делится на два, которые движутся вдоль каждого плеча. В конце каждого плеча высокоотражающее зеркало возвращает лазерный луч к источнику. Два луча сходятся и направляются к детектору.
Два луча, рекомбинируя, интерферируют. При отсутствии гравитационных волн лучи находятся в фазе и гасят друг друга. Гравитационные волны вызывают сжатие и растяжение пространства-времени, изменяя длину плеч интерферометра. Эти изменения, величиной порядка 10^-18 м, вызывают сдвиг фазы между лучами при их рекомбинации. Сдвиг фазы меняет интерференцию и создает детектируемый сигнал на детекторе.
Четырехдетекторная сеть уже улучшает сканирование неба, но скоро появится пятый детектор. 6 апреля кабинет министров Индии под руководством премьер-министра Шри Нарендры Моди утвердил выделение 26 миллиардов рупий на строительство новой обсерватории гравитационных волн в западном штате Махараштра. Ожидается, что объект начнет работу совместно с четырьмя другими к 2030 году.
Проект LIGO-India, утвержденный впервые в 2016 году, станет совместным проектом трех индийских научных учреждений и Калифорнийского технологического института (Caltech) и Массачусетского технологического института (MIT), которые совместно управляют детекторами LIGO в Соединенных Штатах.