Десять лет спустя после первого исторического обнаружения гравитационных волн физики говорят, что всё только начинается. 14 сентября 2015 года два детектора обсерватории LIGO в Хэнфорде и Ливингстоне зарегистрировали рябь пространства-времени от слияния двух чёрных дыр, произошедшего более миллиарда лет назад в далёкой галактике. С тех пор подобных сигналов стало сотни, а недавно самые «чистые» наблюдения дополнительно поддержали ключевые идеи Хокинга о чёрных дырах.
За десятилетие чувствительность LIGO и его «сестёр» — Virgo под Пизой и KAGRA под горой Икэнояма в Японии — примерно удвоилась. Теперь они наблюдают область Вселенной вдвое шире, где в восемь раз больше галактик. «В среднем мы видим слияния чёрных дыр раз в три дня. Это по-прежнему поражает», — говорит Дэвид Райтце из Калифорнийского технологического института, много лет возглавлявший LIGO. По его словам, впереди ещё лучшее.
Следующее десятилетие должно принести обсерватории нового поколения. В США продвигают проект Cosmic Explorer — интерферометр наподобие LIGO, но с плечами длиной около сорока километров, то есть в десять раз длиннее. Если установка будет построена и заработает как задумано, учёные рассчитывают регистрировать до ста тысяч слияний чёрных дыр в год, по сути где угодно в пределах наблюдаемой Вселенной. Среди них будут события, случившиеся более десяти миллиардов лет назад, когда галактики особенно активно рождали и уничтожали звёзды и формировали чёрные дыры. По оценке команды, ежегодно прибор сможет фиксировать и свыше миллиона слияний нейтронных звёзд, примерно по одному каждые несколько секунд.
Масштабные размеры Cosmic Explorer несут и инженерные вызовы. Из-за кривизны Земли при укладке прямых тоннелей середина каждого плеча оказалась бы на десятки метров ниже поверхности. Исследователи изучают удалённые «чашеобразные» площадки в США, где рельеф позволит меньше копать. «Мы уже сокращаем список до короткого перечня», — говорит Стефан Баллмер из Сиракьюзского университета.
Параллельно команда готовит обновления для действующих установок под названием LIGO A# (A-sharp). Они должны более чем вдвое повысить чувствительность в начале 2030-х годов и станут испытательным полигоном для технологий будущего Cosmic Explorer. Планируется увеличить мощность лазеров, а также заменить подвешенные зеркала на более тяжёлые, стабильные и с ещё более совершенным отражающим покрытием. Интерферометры измеряют гравитационные волны по крошечным изменениям времени пробега лазерного луча между такими зеркалами, поэтому качество оптики критично.
Остаётся вопрос финансирования. Продление работы LIGO, его модернизация и строительство новых американских детекторов могут столкнуться с рисками, если планы администрации по сокращению бюджета Национального научного фонда США воплотятся в жизнь. В Конгрессе дают понять, что готовы обсуждать менее жёсткие меры, и исследователи сохраняют осторожный оптимизм. «Придётся подождать и посмотреть», — говорит Райтце.
Гравитационно-волновая астрономия за десять лет превратилась из смелой идеи в рутинный инструмент наблюдений. И именно поэтому у неё впереди, похоже, самое интересное.