2016 m. Vasario 11 d. Lazerinio interferometro gravitacinių bangų observatorijos (LIGO) mokslininkai paskelbė pirmąjį gravitacinių bangų aptikimą. Ši raida, patvirtinusi prieš šimtmetį Einšteino bendrojo reliatyvumo teorijos pateiktą prognozę, kosmologams ir astrofizikams atvėrė naujas tyrimų galimybes. Nuo to laiko buvo atlikta daugiau aptikimų, kurie visi buvo sakomi kaip juodųjų skylių susiliejimo rezultatas.
Naujausias aptikimas įvyko 2017 m. Rugpjūčio 14 d., Kai trys observatorijos - „Advanced LIGO“ ir „Advanced Virgo“ detektoriai - kartu nustatė gravitacines bangas, sukurtas sujungiant juodąsias skyles. Tai buvo pirmas kartas, kai gravitacines bangas aptiko trys skirtingi įrenginiai iš viso pasaulio, taigi buvo pradėta naujoji kosminių reiškinių tyrimų pasauliniu tinklu era.
Tyrimą, kuriame išsamiai aprašytos šios pastabos, neseniai paskelbė LIGO mokslinis bendradarbiavimas ir Mergelių bendradarbiavimas. Šis tyrimas pavadintas „GW170814: trijų detektorių gravitacinių bangų stebėjimas iš dvejetainės juodosios skylės sujungimo“. Šis tyrimas taip pat buvo priimtas paskelbti mokslo žurnale Fizinės apžvalgos raštai.
Įvykis, priskiriamas GW170814, buvo stebimas 2017 m. Rugpjūčio 14 d., 10:30:43 UTC (06:30:43 EDT; 03:30:43 PDT). Įvykį aptiko du Nacionalinio mokslo fondo LIGO detektoriai (esantys Livingstone, Luizianoje ir Hanforde, Vašingtone) ir Mergelių detektorius, esantis netoli Pizos, Italijoje - kuriuos prižiūri Nacionalinis mokslinių tyrimų centras (CNRS) ir Nacionalinis branduolinės fizikos institutas (INFN).
Nors tai nebuvo pirmas gravitacinių bangų aptikimo atvejis, tai buvo pirmas kartas, kai įvykį vienu metu aptiko trys observatorijos. Kaip naujausiame LIGO pranešime spaudai sakė Prancūzijos Córdova, NSF direktorė:
„Šiek tiek daugiau nei prieš pusantrų metų NSF paskelbė, kad jos lazerinio interferometro gravitacinių bangų observatorija pirmą kartą nustatė gravitacines bangas, kurias sukėlė dviejų juodųjų skylių susidūrimas galaktikoje po milijardo šviesmečių. Šiandien mes džiaugiamės galėdami pranešti apie pirmąjį atradimą, padarytą bendradarbiaujant su Mergelės gravitacinių bangų observatorija ir LIGO moksliniu bendradarbiavimu. Pirmą kartą gravitacinių bangų aptikimą pastebėjo šios observatorijos, esančios tūkstančių mylių atstumu viena nuo kitos. Tai yra jaudinantis etapas augančiose tarptautinėse mokslo pastangose atrakinti nepaprastas mūsų visatos paslaptis. “
Remiantis aptiktomis bangomis, LIGO mokslinis bendradarbiavimas (LSC) ir Mergelės bendradarbiavimas sugebėjo nustatyti įvykio tipą, taip pat dalyvaujančių objektų masę. Jų tyrimo duomenimis, įvykį sukėlė dviejų juodųjų skylių - atitinkamai 31 ir 25 saulės mišių - susijungimas. Šis įvykis įvyko maždaug 1,8 milijardo šviesos metų atstumu nuo Žemės ir jo metu buvo suformuota besisukanti juodoji skylė su maždaug 53 Saulės mišiomis.
Ką tai reiškia, kad susijungimo metu maždaug trys Saulės masės buvo paverstos gravitacinių bangų energija, kurią vėliau aptiko LIGO ir Mergelė. Nors šis naujausias aptikimas yra įspūdingas, jis yra tik skonis to, ką gravitacinių bangų detektoriai, tokie kaip LIGO ir Mergelės bendradarbiavimas, gali padaryti dabar, kai jie jau yra pažengę į priekį ir bendradarbiauja tarpusavyje.
Tiek „Advanced LIGO“, tiek „Advanced Virgo“ yra antros kartos gravitacinių bangų detektoriai, perimti iš ankstesnių. LIGO įrenginiai, kuriuos sumanė, pastatė ir eksploatuoja „Caltech“ ir MIT, nesėkmingai rinko duomenis nuo 2002 m. Iki 2010 m. Tačiau nuo 2015 m. Rugsėjo mėn. „Advanced LIGO“ prisijungė prie interneto ir pradėjo vykdyti du apžvalginius važiavimus - O1 ir O2.
Tuo tarpu originalus Mergelės detektorius stebėjimus atliko nuo 2003 m. Iki 2011 m. Spalio mėn., Dar kartą nesėkmingai. Iki 2017 m. Vasario mėn. Prasidėjo „Advanced Virgo“ detektoriaus integracija, o instrumentai prisijungė prie interneto iki kito balandžio mėn. 2007 m. „Mergelė“ ir „LIGO“ taip pat bendradarbiavo, kad galėtų dalytis ir kartu analizuoti duomenis, kuriuos įrašė jų atitinkami detektoriai.
2017 m. Rugpjūčio mėn. Mergelės detektorius prisijungė prie O2 bėgimo, o pirmasis kartu vienu metu atliekamas aptikimas įvyko rugpjūčio 14 d., Kai duomenis rinko visi trys LIGO ir „Virgo“ prietaisai. Kaip nurodė LSK atstovas Davidas Shoemakeris - Masačusetso technologijos instituto (MIT) tyrėjas, šis aptikimas yra tik pirmasis iš daugelio numatytų įvykių.
„Tai tik pradžia stebėjimų, kai tinklas, kurį įgalina Mergelė ir LIGO, dirba kartu“, - sakė jis. „Kai kitas stebėjimo bėgimas planuojamas 2018 m. Rudenį, tokių aptikimų galime tikėtis kas savaitę ar net dažniau“.
Tai ne tik reikš, kad mokslininkai galės geriau nustatyti būsimus įvykius, bet ir galės juos tiksliai nustatyti. Tiesą sakant, tikimasi, kad perėjimas iš dviejų detektorių į trijų detektorių tinklą padidins 20 gamyklos tikimybę tiksliai nustatyti GW170814 šaltinį. GW170814 dangaus regionas yra tik 60 kvadratinių laipsnių - daugiau nei 10 kartų mažesnis nei naudojant tik LIGO interferometrų duomenis.
Be to, ši partnerystė naudinga ir atstumo iki šaltinio matavimo tikslumui. Kaip paaiškino „Georgia Tech“ profesorius ir LSK atstovas spaudai Laura Cadonati:
„Padidėjęs tikslumas leis visai astrofizikos bendruomenei galiausiai padaryti dar įdomesnių atradimų, įskaitant stebėjimus, susijusius su kelių pranešimų gabenimu. Mažesnė paieškos sritis suteikia galimybę stebėti teleskopų ir palydovų kosminius įvykius, sukeliančius gravitacines bangas ir skleidžiant šviesą, pvz., Neutroninių žvaigždžių susidūrimą.
Galų gale, įtraukiant daugiau detektorių į gravitacinių bangų tinklą, taip pat bus galima atlikti išsamesnius Einšteino bendrojo reliatyvumo teorijos testus. „Caltech“ atstovas Davidas H. Reitze, LIGO laboratorijos vykdomasis direktorius, taip pat gyrė naująją partnerystę ir tai, ko jai prireiks.
„Atlikę pirmąjį pažangių LIGO ir Mergelės detektorių aptikimą, mes žengėme dar vieną žingsnį į gravitacinių bangų kosmosą“, - sakė jis. „Mergelė atneša galingą naują gebėjimą aptikti ir geriau nustatyti gravitacinių bangų šaltinius, kurie neabejotinai duos įspūdingų ir nenumatytų rezultatų ateityje“.
Gravitacinių bangų tyrimas yra įrodymas, kad auga pasaulio mokslo grupių ir interferometrijos mokslas. Dešimtmečius gravitacinių bangų buvimas buvo tik teorija; ir amžių sandūroje visi bandymai juos aptikti nieko nedavė. Tačiau tik per pastaruosius aštuoniolika mėnesių buvo atlikta daugybė aptikimų, o ateinančiais metais tikimasi dar dešimtys.
Be to, naujo pasaulinio tinklo ir patobulintų instrumentų bei metodų dėka šie įvykiai tikrai papasakos mums apie mūsų Visatą ir ją valdančią fiziką.
