Существование гравитационных волн, закономерно вытекающее из современных представлений об устройстве Вселенной, было предсказано еще Альбертом Эйнштейном. В сформулированной им картине мира гравитация является ни чем иным, как искажением топологии пространственно-временного континуума. При этом гравитационные волны представляют собой своеобразную «рябь» на поверхности пространства-времени, распространяющуюся со скоростью света. Любое тело, двигающееся с ускорением, обязательно излучает гравитационные волны – при условии, что сила притяжения вне его подвержена неравномерным изменениям. Другими словами, абсолютно однородный шар, вращаясь вокруг своей оси, никаких гравитационных волн не производит. А вот если на экваторе шара образуется локальное уплотнение, то в процессе вращения он будет испускать гравитационные волны, что приведет к его постепенному замедлению. Интенсивность гравитационных волн зависит от скорости движения и массы тела.
До сих пор физикам не удалось получить экспериментальное подтверждение того, что гравитационные волны действительно существуют, но, по мнению многих, это может случиться уже в самое ближайшее время, когда будут построены новые высокочувствительные детекторы. Наиболее мощными источниками гравитационных волн теоретически должны быть сталкивающиеся черные дыры – в ходе подобных катаклизмов испускается в миллионы раз больше гравитационных волн, нежели производят «в норме» все галактики Вселенной.
Однако астрофизик Крэг Хоган (Craig Hogan) высказал предположение о том, что первыми источниками гравитационных волн, которые сможет обнаружить земная аппаратура, могут стать космические струны. Теория суперструн, часто критикуемая за фантастичность и умозрительность, все же является главным кандидатом на роль модели, способной объединить четыре типа физических взаимодействий, наблюдаемых во Вселенной – гравитационное, электромагнитное, сильное и слабое. Одним из интересных ее следствий является предположение о том, что во Вселенной должно существовать бессчетное множество космических суперструн – своеобразных дефектов топологии пространства. Суперструны представляют собой очень-очень тонкие (диаметром меньше электрона) и очень-очень длинные (порядка размеров галактики) объекты, внутри которых заключено свернутое пространство ранней Вселенной. Они могут замыкаться в кольцо, становясь нестабильными: кольцо постепенно сжимается, и когда его диаметр доходит до размера элементарной частицы, струна распадается в ходе колоссального взрыва. «Суперструны слишком легки для того, чтобы оказывать заметное влияние на космические структуры, однако в момент своего исчезновения они должны производить целый «водопад» гравитационных волн», — говорит Крэг Хоган.
Возможно, первые достоверные свидетельства существования гравитационных волн будут получены с помощью Космического антенного лазерного интерферометра (Laser Interferometer Space Antenna, LISA). Эта система, состоящая из нескольких орбитальных аппаратов, сможет регистрировать волны очень низкой частоты и будет на порядки чувствительнее всех существующих гравитационных детекторов. Кроме ожидаемых источников гравитационных волн – таких, как двойные звездные системы и супермассивные черные дыры – LISA сможет регистрировать волны, образовавшиеся в результате схлопывания кольцевых суперструн. Крэг Хоган замечает, что «если мы получим соответствующий сигнал, это будет реальным экспериментальным подтверждением того, что теоретически предположенные суперструны все же существуют».
