Бросьте в пруд горсть камешков — и расходящиеся круги пересекутся, создавая всплески и затишья. Примерно так же ведут себя гравитационные волны — колебания метрики пространства-времени, предсказанные Эйнштейном в общей теории относительности. Только колеблется не вода, а само пространство-время. Когда множество волн от далёких столкновений чёрных дыр накладываются друг на друга, рождаются причудливые области, где колебания застывают в строгом ритме: где-то кругом, где-то полосой. Эта интерференция — сложение волн — создаёт устойчивые пространственные узоры, подобно тому как пересекающиеся круги на воде образуют временные зоны усиления и ослабления ряби.
Для света такие узоры — точки и линии, а для гравитации — огромные плоские полотна. В отличие от ряби на пруду, эти структуры не исчезают, а пронизывают весь космос как невидимая сетка. Они не случайны: это закономерный след наложения множества волн, распространяющихся от массивных ускоряющихся тел.
Самый неожиданный факт: эти узлы можно нащупать с помощью космических «маяков» — пульсаров, быстро вращающихся нейтронных звёзд, испускающих строго периодические импульсы излучения. Их сверхточные сигналы вздрагивают, когда сквозь них проходит гравитационная волна, слегка искажая расстояния между Землёй и пульсаром. Учёные выясняют это, регистрируя отклонения времени прихода импульсов с помощью радиоастрономических методов. Новые обсерватории вроде LISA — космического лазерного интерферометра — превратят эту дрожь в подробную карту невидимых течений пространства-времени, измеряя сверхмалые изменения расстояний между свободно парящими зондами.
Если бросить камешки в пруд, на воде возникнут узоры из точек, где волны гасят друг друга или усиливают. Похожий принцип работает и с гравитационными волнами — только вместо воды колеблется пространство.