В это время года обычно ветрено, и из-за бури, надвигавшейся то ли со стороны Алеутских островов, то ли с Залива, то ли с полуострова Лабрадор на востоке Канады, уровень колебаний почвы был достаточно высоким. Сотрясения могли привести к остановке эксперимента. Проблемы возникали на обеих площадках, однако на LHO детектор удалось закрыть 13 сентября, ранним воскресным вечером. А вот на LLO тесты проводились до глубокого вечера, и завершены они были только в час ночи в понедельник. В те выходные Рай сражался на LLO с источником радиопомех. Он вспоминает: “К счастью, жена позвала меня домой”. Тесты на LLO продолжались еще какое-то время, но поздно ночью отчаявшиеся экспериментаторы все же решили их прекратить. В понедельник утром интерферометр был наконец закрыт.
Детекторы спокойно записывали данные всего лишь час: в 2:50 утра на LHO и в 4:50 утра на LLO они зафиксировали всплеск. В центре управления каждого из детекторов тогда дежурило по одному оператору, и никто из них ничего не услышал. Сигнал был слишком кратким для того, чтобы его зафиксировало человеческое ухо.
Автоматизированный алгоритм нашел это событие за триста секунд и беспристрастно задокументировал его как стоящее внимания. Но потенциальные “кандидаты в события” появляются довольно часто, поэтому экспериментаторы, проснувшиеся утром в Европе и привычно проверившие поступившие данные, особого внимания на случившееся не обратили. Они спокойно связались по телефону с дежурными в обеих обсерваториях и поинтересовались состоянием установки. Операторы подтвердили: все нормально.
В течение некоторого времени детекторы записывали фоновый шум – до тех пор, пока эксперимент не был остановлен сразу на двух площадках. К тому времени, как Майк Лэндри начал свой рабочий день и проверил записи в журнале, о ночном событии уже поползло множество слухов и домыслов. В первую очередь Майк подумал, что это был так называемый “тестовый сигнал” – ложный сигнал, который без предупреждения добавляют в данные, чтобы проверить готовность эксперимента вовремя реагировать на реальный сигнал гравитационных волн. Несколько разочарованный действиями группы, проводящей инжектирование тестовых сигналов и состоявшей из трех специально отобранных для этих испытаний ученых, Майк подумал: “Что же они творят? Мы еще не готовы”. Как обычно по понедельникам, он отправился в LHO на совещание, начинавшееся в 8:30 утра. Там он встретил одного из членов той группы. Воспользовавшись выпавшим шансом, Майк задал осторожный вопрос: “А что, в нынешней фазе работы эксперимента предусмотрен впрыск ложных сигналов?” Уважая внутренние правила, которые обеспечивают анонимность, он не мог спросить коллегу напрямую. Группа отказалась бы подтверждать или опровергать что-либо. Но он спросил иначе, спросил, достигли ли они уже той стадии работы эксперимента, когда предусмотрено добавление в данные ложных сигналов. Коллега, несколько разволновавшись, коротко ответил: “Нет”.
– Вы проводили тест с ложными сигналами?
– Нет.
– Проводились ли какие-то запланированные тесты?
– Нет.
Может, дело в неточной формулировке? Майк сделал несколько попыток перефразировать свой вопрос, но потом спросил напрямую:
– Так вы проводили хоть какой-то тест?
– Нет.
И Майк подумал тогда: “Значит, это не учебная тревога!” И вот теперь он говорит мне: “Как только я это понял, по спине у меня побежали мурашки”.
В 9:00 Майк присоединился к видеоконференции, еженедельно проводившейся в международном научном сообществе. К этому времени появилось уже немало предположений о природе зарегистрированного сигнала. Джейми Роллинс, например, вспоминает: “Я был настроен весьма скептически”. Стоя перед камерой, Майк пытался дозвониться до Габи Гонсалес в LLO. Наконец он объявил всем участникам конференции:
– Нет, это не было ложным тестовым сигналом!
Алан Вайнштейн из Калифорнийского технологического института попросил:
– Майк… вы не могли бы повторить свои слова?
В середине декабря 2015 года я получила письмо от Дэвида Рейце, директора LIGO. В теме значилось: “КОНФИДЕНЦИАЛЬНОЕ сообщение о LIGO”. Я узнала, что “14-го сентября оба интерферометра LIGO зарегистрировали сигнал, соответствующий слиянию двух черных дыр с массой около тридцати масс Солнца”. Далее там было написано вот что: “В течение последних трех месяцев LSC и Virgo тщательно проверили этот сигнал и пришли к окончательному выводу, что нами сделаны первые прямые измерения гравитационной волны и что мы впервые наблюдали слияние двух черных дыр”. Письмо подписали Дэйв, Рай и Кип. “Подчеркиваем, что никакая информация об этом обнаружении не должна стать достоянием общественности до публикации научной статьи, которая, как мы надеемся, появится в феврале”. Я и не собиралась никому говорить об этом. Но письмо меня поразило. Несколько следующих часов я провела, пытаясь вообразить себе столкновение двух черных дыр, сотрясающее пространство-время и посылающее в нашу сторону звуковой сигнал; я пыталась осознать и поверить.
Это столкновение представляет собой самое мощное событие из когда-либо зарегистрированных человеком, начиная с Большого взрыва. Мощность гравитационной волны в сто миллиардов триллионов раз превосходит светимость Солнца. Детекторы зарегистрировали четыре последних витка черной дыры с массой, в 29 раз превосходящей массу Солнца, в паре с другой черной дырой – с массой, в 36 раз превосходящей массу Солнца. Две черных дыры, находящиеся на расстоянии друг от друга всего в несколько сотен километров, вращались вокруг общего центра тяжести почти со скоростью света. Как только они соприкоснулись, их горизонты событий, искаженные в результате их сближения, слились, образовав новую черную дыру с массой, более чем в 6о раз превышающей массу Солнца. Зарегистрированный сигнал от этих последних нескольких витков и самого столкновения длился 200 миллисекунд. Четырехкилометровые интерферометры зарегистрировали изменение длины на десятитысячную долю размера протона, что в точности совпало с теоретическими предсказаниями, сделанными Кипом и его коллегами десятилетия тому назад. Это событие из разряда относительно громких, сигнал от которого возвышается над уровнем фона. Такой сигнал можно преобразовать в звук, но для этого его необходимо замедлить, чтобы человеческое ухо смогло уловить возрастающую частоту звука по мере того, как черные дыры сближаются друг с другом. В данных присутствуют и другие всплески, но ни один из них не является настолько ярким и четким. Как часто происходят подобные события, определить трудно.
Зарегистрировав это событие, LIGO отметила столетний юбилей создания общей теории относительности. Эйнштейн впервые представил геометрическое описание гравитации 25 ноября 1915 года. Иначе говоря, мечта Рая сбылась.
Рай говорит: “Это как избавиться от обезьяны, которая вскочила тебе на спину”.
И шутит: “Моя жена вдруг очень заинтересовалась физикой”. По стечению обстоятельств, давний знакомый Рая из Национального научного фонда, Рич Айзексон, навестил его в штате Мэн в ту самую неделю в середине сентября. Первая реакция Рича на новость была скептической. “Ты сам-то в это веришь?” – спросил он. Рай даже высказывал опасения, что сигнал мог быть добавлен в данные эксперимента хакерами, но уровень знаний, который для этого требуется, скорее всего, превышает уровень знаний любого человека – за исключением самых способных ученых, нескольких членов научного сообщества (которых на всякий случай даже опросили). И недоверие вынужденно отступило перед всеобщим робким восторгом.
Когда я встретила Кипа, он сказал: “Я чувствую глубокое удовлетворение”. Кип всегда полагал, что первым зарегистрированным событием окажется слияние черных дыр, и эту его уверенность не могли поколебать изменчивые настроения научного сообщества. Чем более массивными будут черные дыры, тем громче зазвучит сигнал от их слияния. Такой сигнал может быть зарегистрирован на очень большом расстоянии; в область чувствительности детекторов попадет значительное количество черных дыр, хотя двойные системы, состоящие из черных дыр, относительно редки. Так что у Кипа был наготове всего один вопрос: “Когда?”
Я рассказала Кипу, что экспериментаторы склонялись к мысли, будто обнаружения придется ждать несколько лет.
“Да, но только не Рана, – поправляет он. – Рана всегда говорил мне, что обнаружение случится вот-вот”.
Я расспрашиваю Рану о его предвидении. Он отвечает: “Я всегда это говорил”.
И все же, услышав о случившемся, Рана впал в ступор: “Мы же только включили эту штуку!” Он хладнокровно выждал целый день, прежде чем взглянуть на данные; исключительная чистота сигнала показалась ему абсурдной. Ни малейшего отклонения от формы сигнала, предсказанной ранее теоретически! (Я сама за пару минут, воспользовавшись собственной программой, смогла смоделировать сигнал от слияния черных дыр, который выглядит в точности как сигнал в данных, очищенный от шумов.) Рана надеялся бросить вызов общей теории относительности. Надеялся, что помог построить машину для проверки квантовой гравитации. “Что ж, придется еще потрудиться”, – говорит он.
Рай позволяет себе минутку мечтательности: “Черные дыры. Это то, чего ожидал бы любой физик моего поколения. Чистая геометрия. Чистое слияние пространства-времени”. Но его мысли тут же обращаются к будущему. Детекторы становятся гораздо более чувствительными, чем раньше. Проиллюстрировать это можно цитатой из готовящейся к публикации статьи: “384-часовой период времени, о котором здесь идет речь, превосходит все предыдущие попытки наблюдения слияния черных дыр, взятые вместе”. Однако чувствительность интерферометра должна быть еще выше. И Рай снова возвращается к работе, помогая подавить шумы детектора. Многое еще предстоит сделать, чтобы достичь проектных характеристик гравитационной обсерватории.
Я говорю:
– Рай, мои поздравления! Не могу выразить словами свое волнение. И даже не представляю масштабы вашего.
– Ну да, снять обезьяну со спины мне удалось, но теперь она идет рядом со мной. Так что спросите у нее.