Znanstveniki odkrivajo še en krog gravitacijskih valov

Svet je bil osupel, ko so znanstveniki na observatoriju za laserske vmesnike laserskega vmesnika (LIGO) februarja napovedali, da so končno zaznali gravitacijske valove in rešili stoletno raziskavo, ki se je začela z Albertom Einsteinom.

No, držite svoje riti - super zvezde LIGO so to storile še enkrat. Nekaj ​​mesecev po tem, ko so opravili meritve prvega signala gravitacijskih valov, so instrumenti LIGO-ja drugič odkrili gravitacijske valove - spet rezultat par črnih lukenj, ki so padle drug ob drugem - pretekli božič. Ugotovitve so objavljene v zadnji številki Fizična pisma za pregled.

Na novinarski konferenci, ki jo je danes organiziralo Ameriško astronomsko društvo v San Diegu, je Gabriela González, predstavnica LIGO znanstvenega sodelovanja (LSC), z navdušenjem pohvalila sposobnost detektorjev LIGO - ki še ne delujejo s polno zmogljivostjo -, da poberejo takšne detektorje šibki signali. »Kljub temu, da so ti majhni, so ti instrumenti LIGO na Zemlji zelo jasno zaznali te gravitacijske valove,« je dejala. "Zdaj, lahko vam povemo, da se je astronomija gravitacijskega vala šele začela."

Drugi znanstveniki LIGO so ponovili Gonzàlezovo veselje - in presenečenje -, da so v enem letu odkrili še en par binarnih črnih lukenj.

"Nikoli ne bi uganil, da bomo imeli tako veliko srečo, da bomo imeli v prvih nekaj mesecih opazovanj ne le enega, ampak dva dokončna binarna odkritja črnih lukenj," je dejal Chad Hanna, astrofizik iz Penn State University, povezan z LIGO, v sporočilu za javnost PSU.

Gravitacijske valove pogosto imenujemo valovanje v prostor-času zaradi prisotnosti mase. Ni nujno narediti karkoli, vendar so pomemben pokazatelj, da je gravitacija, no, obstaja. Gravitacijski valovi v bistvu nosijo informacije o naravi gravitacije, zakaj in kako večje mase vsiljujejo gravitacijske učinke na manjše mase in še več.

Decembrski signal je nastal zaradi para črnih lukenj, ki so štirinajst in osemkrat večja od mase Sonca, ki so se spopadale v eno drugo in tvorile eno masivno črno luknjo, ki je 21-krat večja od mase sonca, kar se je dogajalo 1,4 milijarde. pred leti. Gre za bistveno manjši dogodek kot prvo združitev črnih lukenj v septembru, ki vključuje par črnih lukenj 29 in 36-krat bolj masivnih kot sonce, in izžene več energije kot vse zvezde vesolja skupaj - vendar to ni negativno.

Dejansko je opazovanje gravitacijskih valov, ki jih proizvaja šibkejši nebesni dogodek, precej spodbuden razvoj. Če znanstveniki upajo, da bodo bolj globoko preučili gravitacijske valove, bodo želeli narediti čim več meritev iz vseh vrst kozmičnih pojavov. Instrumenti LIGO, da se lotijo ​​nekaj manj velikega, so močan korak naprej.

Zelo pomembno je, da so bile te črne luknje veliko manjše od tistih, ki so jih opazili pri prvem odkrivanju, je dejal González v sporočilu za javnost, ki ga je izdal MIT. »Zaradi njihove lažje mase v primerjavi s prvo detekcijo so porabili več časa - približno eno sekundo - v občutljivem pasu detektorjev. To je obetaven začetek kartiranja populacij črnih lukenj v našem vesolju."

Na konferenci AAS je David Reitze, izvršni direktor projekta LIGO, potrdil načrte za povečanje občutljivosti detektorjev za 15 do 25 odstotkov pred naslednjo vožnjo te jeseni. "Prihodnost bo polna binarnih združitev črnih lukenj za LIGO," je dejal. "Bomo videli veliko več od teh." Prav tako je namignil na LIGO iskanje za dogodke, ki niso binarne združitve črne luknje; Trk binarnih nevtronskih zvezd, je dejal, bi se lahko kmalu zaznal.

Rezultati kažejo tudi, da so združitve s črno luknjo veliko pogostejše, kot so sprva verjeli znanstveniki.

Gravitacijski valovi so ultra težko meriti, ker so šibki. Znanstveniki merijo gravitacijske valove preko instrumenta, znanega kot interferometer, ki v bistvu proizvaja specializiran laser, ki teče čez zelo velike razdalje in je dovolj občutljiv, da zazna prisotnost teh signalov, ki se premikajo.

LIGO uporablja dva različna interferometra (enega v Livingstonu, Louisiana in eden v Hanfordu, Washington) kot način za merjenje valov in preverjanje, da je signal gravitacijski val in ne le aberacija, ki jo povzroča lokalno geološko gibanje ali drugi dejavniki.

Čeprav LIGO deluje od leta 2002, je razlog, da začnemo dejansko najti gravitacijske valove, zahvaljujoč veliki nadgradnji obeh interferometrov (plus italijanski interferometer, ki temelji na Italiji). Pravzaprav so bili prvi signali najdeni nekaj dni po dokončanju nadgradenj. Ni treba posebej poudarjati, da ta prenova vedno presega pričakovanja.

Opisovanje prihodnjih projektov LIGO je Reitze razpravljal o načrtih za izgradnjo novega detektorja v Indiji. "Upajmo, da bomo v naslednjem desetletju imeli pet detektorjev," je dejal, pri čemer se sklicujejo tudi na detektorje Hanford in Livingston, italijansko Devico in KAGRA, ki je trenutno v gradnji na Japonskem; upamo, da bo več detektorjev omogočilo raziskovalcem, da ne bodo samo brskali po večjem nebu za dogodke gravitacijskega vala, ampak tudi za boljše poiščite v procesu, podobnem triangulaciji.

Nove ugotovitve niso le dodaten nabor podatkov za rastoč katalog katalogov gravitacijskih valov. Znanstveniki pričakujejo, da bodo številke uporabili kot del prizadevanj za oblikovanje napovedi o tem, katere vrste dogodkov bodo ustvarjale merljive gravitacijske valove, kjer so se ti dogodki zgodili, in kdaj pričakovati, da bodo ti gravitacijski valovi dosegli Zemljo.

"Seveda bomo videli veliko več črnih lukenj, upajmo binarnih nevtronov, in če bomo imeli srečo, bo supernova," je dejal Reitze na konferenci AAS. »Astronomija gravitacijskega vala je resnična. So bili tukaj."