Тихая гладь озера вдруг покрывается рябью — где-то на глубине обрушилась подводная скала. Вода едва заметно дрожит, и круги расходятся всё шире, пока не доберутся до поплавка у берега. Так и массивная звезда, исчерпав ядерное горючее, схлопывается внутрь себя: её ядро сжимается в сверхплотный шар, а отскочившая от него ударная волна разносит внешние слои в космос. Это коллапс ядра — взрыв сверхновой определённого типа. И точно так же, как падение скалы тревожит воду, гибель звезды рождает рябь в самой ткани пространства — гравитационные волны.
Сегодня такие волны ловят огромные лазерные установки вроде LIGO, но они настроены на слияния чёрных дыр и нейтронных звёзд. Сигналы от коллапса ядра гораздо слабее и короче — их трудно выделить на фоне помех. Однако новое поколение детекторов, и прежде всего «Телескоп Эйнштейна» (ET), обещает переломить ситуацию. Авторы работы рассчитали, с какого расстояния ET сможет расслышать такое «эхо», опираясь на симуляции взрывов и карты звёздного населения. Для типичной звезды массой в 15 солнц детектор уверенно ловит сигнал на удалении до 100 килопарсек — это примерно три поперечника нашего Млечного Пути. Любой подобный взрыв в нашей Галактике не останется незамеченным.
Более того, если объединить «Телескоп Эйнштейна» с другими будущими детекторами, горизонт слышимости расширяется до 170 килопарсек. Это уже покрывает не только весь Млечный Путь, но и его спутники — Большое и Малое Магеллановы Облака. Там тоже рождаются и умирают звёзды, так что шансы поймать сигнал становятся вполне реальными. Учёные подсчитали ожидаемую частоту событий: несколько взрывов за десятилетие оставят чёткий след в данных.
Круги на озере затухают быстро, но если расставить датчики по всему берегу, можно восстановить, где именно упал камень и насколько он был тяжёл. Так и с гравитационными волнами: форма сигнала расскажет о массе погибшей звезды, о том, как быстро вращалось её ядро, и о механизме взрыва. А значит, астрофизики получат новый инструмент — не просто телескоп, а настоящий «стетоскоп» для прослушивания звёздных катастроф по всей Галактике и за её пределами.
Энергия, уносимая гравитационными волнами при коллапсе ядра, сравнима с энергией, которую Солнце излучит за всю свою жизнь — около 10 миллиардов лет.
В романе Артура Кларка «Фонтаны рая» инженеры строят космический лифт, используя сверхпрочные материалы. Такой лифт мог бы доставлять детекторы гравитационных волн далеко за пределы Земли, избавляя их от сейсмических шумов.