Naukowcy wykrywają kolejną rundę fal grawitacyjnych

Świat był oszołomiony, gdy naukowcy z Laserowego Interferometru Obserwatorium Fali Grawitacyjnej (LIGO) ogłosili w lutym, że w końcu wykryli fale grawitacyjne, rozwiązując stuletnie dochodzenie, które rozpoczęło się od Alberta Einsteina.

Cóż, trzymaj się tyłek - gwiazdy LIGO zrobiły to ponownie. Kilka miesięcy po dokonaniu pomiarów pierwszych sygnałów fali grawitacyjnej, instrumenty LIGO zdołały wykryć fale grawitacyjne po raz drugi - ponownie w wyniku pary czarnych dziur rozbijających się o siebie - w minione święta. Odkrycia opublikowano w najnowszym numerze Physical Review Letters.

Na dzisiejszej konferencji prasowej Amerykańskiego Towarzystwa Astronomicznego w San Diego Gabriela González, rzeczniczka naukowej współpracy LIGO (LSC), z entuzjazmem pochwaliła zdolność detektorów LIGO - które jeszcze nie działają z pełną wydajnością - do odbioru takich słabe sygnały. „Mimo że są one tak małe, te instrumenty LIGO na Ziemi bardzo wyraźnie wykryły te fale grawitacyjne”, powiedziała. „Dzięki temu możemy wam teraz powiedzieć, że właśnie rozpoczęła się era astronomii fal grawitacyjnych”.

Inni naukowcy LIGO powtórzyli radość Gonzàleza - i zaskoczenie - w ciągu roku wykryli inną parę podwójnych czarnych dziur.

„Nigdy bym się nie domyślił, że będziemy mieli tyle szczęścia, że ​​w ciągu pierwszych kilku miesięcy obserwacji będziemy mieli nie tylko jedną, ale dwie ostateczne binarne detekcje czarnych dziur” - powiedział Chad Hanna, astrofizyk z Penn State University związany z LIGO, w informacji prasowej PSU.

Fale grawitacyjne są często określane jako fale w czasoprzestrzeni spowodowane obecnością masy. Niekoniecznie robić cokolwiek, ale są ważnym wskaźnikiem, że grawitacja, cóż, istnieje. Fale grawitacyjne niosą zasadniczo informacje o naturze grawitacji, dlaczego i jak większe masy narzucają grawitacyjne efekty na mniejsze masy i więcej.

Grudniowy sygnał był wynikiem pary czarnych dziur, czternaście i osiem razy większej od masy Słońca, zderzających się ze sobą, tworząc jedną masywną czarną dziurę około 21 razy większą od masy Słońca, a dzieje się to 1,4 miliarda Lata temu. To znacznie mniejsze wydarzenie niż pierwsza fuzja czarnych dziur obserwowana we wrześniu - składająca się z pary czarnych dziur 29 i 36 razy masywniejszych odpowiednio niż słońce i wydalająca więcej energii niż wszystkie gwiazdy wszechświata połączone - ale to nie jest w ogóle negatywne.

W rzeczywistości obserwowanie fal grawitacyjnych wytwarzanych przez słabsze zjawisko niebieskie jest dość zachęcającym zjawiskiem. Jeśli naukowcy mają nadzieję na głębsze zbadanie fal grawitacyjnych, będą chcieli wykonać jak najwięcej pomiarów ze wszystkich rodzajów kosmicznych zjawisk. Aby instrumenty LIGO mogły wychwycić coś mniej masywnego, to potężny krok naprzód.

Bardzo ważne jest, że te czarne dziury były znacznie mniej masywne niż te zaobserwowane podczas pierwszego wykrycia, powiedział González w komunikacie prasowym wydanym przez MIT. „Ze względu na ich lżejsze masy w porównaniu z pierwszym wykryciem, spędzili więcej czasu - około jednej sekundy - w czułym paśmie detektorów. Obiecującym początkiem jest mapowanie populacji czarnych dziur w naszym wszechświecie. ”

Podczas konferencji AAS David Reitze, dyrektor wykonawczy projektu LIGO, potwierdził plany zwiększenia czułości detektorów o 15 do 25 procent przed kolejnym biegiem tej jesieni. „Przyszłość będzie pełna binarnych fuzji czarnych dziur dla LIGO” - powiedział. „Zobaczymy ich o wiele więcej.” Wskazał również na poszukiwania przez LIGO wydarzeń innych niż binarne fuzje w czarnych dziurach; Powiedział, że zderzenie podwójnych gwiazd neutronowych może wkrótce zostać wykryte.

Wyniki sugerują również, że połączenia czarnych dziur są znacznie częstsze niż początkowo sądzono.

Fale grawitacyjne są ultra trudne do zmierzenia z powodu ich słabości. Naukowcy mierzą fale grawitacyjne za pomocą instrumentu znanego jako interferometr, który zasadniczo wytwarza specjalistyczny laser biegnący przez bardzo duże odległości, który jest wystarczająco czuły, aby wykryć obecność tych sygnałów przemieszczających się.

LIGO wykorzystuje dwa różne interferometry (jeden w Livingston, Luizjana i jeden w Hanford w stanie Waszyngton) jako sposób na pomiar fal i sprawdzenie, czy sygnał jest falą grawitacyjną, a nie tylko aberracją spowodowaną przez lokalny ruch geologiczny lub inne czynniki.

Chociaż LIGO działa od 2002 r., Powód, dla którego zaczynamy odkrywać fale grawitacyjne, jest spowodowany znacznym ulepszeniem obu interferometrów (oraz włoskiego interferometru Virgo), które przeszły w zeszłym roku. W rzeczywistości pierwsze sygnały znaleziono zaledwie kilka dni po zakończeniu aktualizacji. Nie trzeba dodawać, że te remonty zawsze przekraczają oczekiwania.

Opisując przyszłe projekty LIGO, Reitze omówił plany budowy kolejnego detektora w Indiach. „Mamy nadzieję, że będziemy mieli pięć detektorów przechodzących do następnej dekady”, powiedział, odnosząc się również do detektorów Hanford i Livingston, włoskiego Virgo i KAGRA, która jest obecnie w budowie w Japonii; ma nadzieję, że posiadanie większej liczby detektorów pozwoli badaczom nie tylko zamiatać większy pokos nieba dla zdarzeń fal grawitacyjnych, ale także lepiej Znajdź w procesie podobnym do triangulacji.

Nowe odkrycia nie są po prostu dodatkowym zbiorem danych do obecnie rosnącego katalogu danych fal grawitacyjnych. Naukowcy spodziewają się wykorzystać liczby jako część wysiłków zmierzających do stworzenia przewidywań na temat tego, jakie zdarzenia będą wytwarzać mierzalne fale grawitacyjne, gdzie te zdarzenia miały miejsce, i kiedy oczekiwać, że te fale grawitacyjne dotrą do Ziemi.

„Z pewnością zobaczymy znacznie więcej czarnych dziur, miejmy nadzieję, że binarne neutrony, a jeśli mamy szczęście, supernowa”, powiedział Reitze na konferencji AAS. „Astronomia fal grawitacyjnych jest prawdziwa. Były tu."