Скорость света и гравитация

​Как человечество впервые напрямую доказало, что гравитация распространяется со скоростью светаДо недавнего времени утверждение о том, что гравитация распространяется со скоростью света, было не экспериментальным фактом, а следствием общей теории относительности Эйнштейна. Теория работала блестяще — но прямого измерения не существовало.

Ситуация изменилась 17 августа 2017 года.

Космическая катастрофа на расстоянии 130 миллионов световых лет

В этот день была зафиксирована космическая катастрофа, которая произошла на расстоянии около 130 миллионов световых лет, и в которой столкнулись и слились две нейтронные звезды — сверхплотные остатки массивных звёзд.

Это событие стало уникальным потому, что оно было зафиксировано двумя независимыми способами:
1. Гравитационные волны — зарегистрированы детекторами LIGO и Virgo.
2. Свет — в виде короткого гамма-всплеска (GRB 170817A), а затем оптического, рентгеновского и радиосигналов.

Между приходом гравитационных волн и гамма-всплеска прошла всего около 1,7 секунды.

Почему это решающий аргумент

1,7 секунды — ничтожная задержка на фоне 130 миллионов лет полёта сигналов через Вселенную.
Если бы гравитация распространялась хотя бы на доли процента медленнее или быстрее света, расхождение составило бы годы, тысячи лет или больше. Но этого не произошло.

Отсюда следует жёсткий вывод:
Скорость гравитационных волн равна скорости света с точностью меньше одной квадриллионной доли.
Иначе говоря,
разница между ними не превышает примерно
1 части на 10¹⁵.

Что именно было доказано

Гравитация не является мгновенным действием на расстоянии.
Она распространяется как волна, и с той же максимальной скоростью, что и свет в вакууме.
Это — прямое экспериментальное подтверждение одного из ключевых предсказаний общей теории относительности.

Почему это важно для фундаментальной физики

Этот результат:
https://static.xx.fbcdn.net/images/e.../1/16/2714.pngПодтвердил ОТО в новом, ранее недоступном режиме.
https://static.xx.fbcdn.net/images/e.../1/16/2714.pngПрактически уничтожил целые классы альтернативных теорий гравитации, где скорость гравитационных волн отличалась от скорости света.
https://static.xx.fbcdn.net/images/e.../1/16/2714.pngУсилил экспериментальные основания инвариантности Лоренца и принципа причинности.

И всё это — не в лаборатории, а на масштабе сотен миллионов световых лет.

Ключевые научные публикации

B. P. Abbott et al. (2017), Gravitational Waves and Gamma-Rays from a Binary Neutron Star Merger: GW170817 and GRB 170817A, The Astrophysical Journal Letters.
Первая публикация о событии GW170817. Содержит измерение временной задержки между гравитационными волнами и гамма-излучением и прямые ограничения на разницу скоростей.

I. M. Shoemaker, K. Murase (2018), Constraints from the Time Lag between Gravitational Waves and Gamma Rays, Physical Review D.
Детальный анализ возможных источников задержки сигнала и строгие пределы на отличие скорости гравитации от скорости света.

T. Baker et al. (2017), Strong Constraints on Cosmological Gravity from GW170817 and GRB 170817A.
Работа, показывающая, что наблюдение GW170817 исключает большинство модифицированных теорий гравитации с иными скоростями гравитационных волн.

Один космический катаклизм дал человечеству то, чего не удавалось почти сто лет:
прямое экспериментальное доказательство того, что гравитация распространяется со скоростью света.
Не по вере в теорию.
Не по косвенным признакам.
А по секундомеру — на расстоянии в сотни миллионов лет.