2016 m. Vasario 11 d. Lazerinio interferometro gravitacinių bangų observatorijos (LIGO) mokslininkai padarė istoriją, kai paskelbė pirmą kartą aptikę gravitacines bangas (GW). Nuo to laiko įvyko daugybė aptikimų, o mokslinis observatorijų, tokių kaip Advanced LIGO ir Advanced Virgo, bendradarbiavimas leidžia pasiekti precedento neturintį jautrumo ir dalijimosi duomenimis lygį.
Anksčiau buvo patvirtinti septyni tokie įvykiai, iš kurių šešis sukėlė dvejetainių juodųjų skylių (BBH) susijungimai, o vieną - dvejetainės neutroninės žvaigždės susijungimas. Tačiau šeštadienį, gruodžio 1 d., Mokslininkų komanda LIGO mokslinis bendradarbiavimas (LSC) ir „Virgo Collaboration“ pristatė naujus rezultatus, nurodančius dar keturių gravitacinių bangų įvykių atradimą. Tai padidina bendrą GW įvykių, aptiktų per pastaruosius trejus metus, skaičių iki vienuolikos.
Pristatymas, pavadintas „Dvejetainės juodosios skylės populiacijos savybės, susijusios su pažengusių LIGO ir pažengusiųjų pirmojo ir antrojo pakilimais“, buvo surengtas 2018 m. Gravitacinių bangų fizikos ir astronomijos dirbtuvių (GWPAW) metu, kuris vyko nuo gruodžio 1 iki gruodžio. 4. Merilando universitete.
Šis kasmetinis renginys, kurį rengia Jungtinis kosmoso mokslo institutas (JSI), Merilendo universiteto ir NASA Goddardo kosminių skrydžių centro partnerystė, suburia viso pasaulio mokslininkus ir tyrėjus aptarti dabartines ir būsimas problemas, susijusias su aptikimu ir gravitacinių bangų tyrimas.
Pranešimo metu Michaelas Pürreras - AEI Potsdamo astrofizinio ir kosmologinio reliatyvumo skyriaus vyresnysis mokslininkas - šeštadienį LIGO mokslinio ir mergelių bendradarbiavimo vardu pristatė pirmojo katalogo rezultatus GWPAW. Tai apėmė septynis anksčiau aptiktus įvykius ir keturis naujausius aptikimus. Kaip jis teigė pristatymo metu:
„Šiame kataloge mes pateikiame išsamią visų 11 gravitacinių bangų aptikimų, rastų O1 ir O2, analizę. Remdamiesi moderniausiais gravitacinių bangos formų, skleidžiamų iš šių kataklizminių įvykių, modeliais, galime daryti išvadą apie dvejetainių dalių mases, sukimus ir potvynio deformacijas. Aš labai didžiuojuosi, kad dalyvavau šiose išskirtinėse LIGO mokslinio ir mergelių bendradarbiavimo pastangose. “
Nauji įvykiai, kurie visi buvo BBH susijungimų rezultatas, yra pažymėti GW170729, GW170809, GW170818 ir GW170823, atsižvelgiant į datas, kada jie buvo aptikti. Visos keturios buvo aptiktos per antrąjį LIGO ir VIRGO bendradarbiavimo stebėjimo bėgimą (O2), kuris tęsėsi nuo 2016 m. Lapkričio 30 d. Iki 2017 m. Rugpjūčio 25 d.
Alessandra Buonanno, AEI-Potsdamo astrofizinio ir kosmologinio reliatyvumo skyriaus direktorė ir Maryland universiteto „College Park“ profesorė, buvo pagrindinė šių naujausių radinių rėmėja. Kaip ji nurodė naujausiame AEI pranešime spaudai:
„Šiuolaikiniai bangos formos modeliai, patobulintas duomenų apdorojimas ir geresnis instrumentų kalibravimas leido mums tiksliau nustatyti anksčiau paskelbtų įvykių astrofizinius parametrus. Laukiu kito stebėjimo bėgimo 2019 m. Pavasarį, kuriame tikimės per mėnesį surinkti daugiau nei du juodųjų skylių susijungimus! “
Remiantis komandos rezultatais, stebimi BBH apima įvairias komponentų mases: nuo 7,6 iki 50,6 saulės masės. Jie taip pat nustatė, kad dviejuose iš BBH (GW151226 ir GW170729) labai tikėtina, kad bent viena iš juodųjų skylių sukasi. Bet svarbiausia, kad nauji aptikimai nustatė du naujus rekordus tiriant GW.
Pavyzdžiui, įvykis, žinomas kaip GW170818, LIGO ir Mergelės observatorijose buvo tiksliai nurodytu tikslumu danguje šiauriniame dangaus pusrutulyje. Tiesą sakant, jis buvo identifikuotas 39 kvadratinių laipsnių tikslumu (195 kartus didesnis už tariamą mėnulio pilnaties dydį), todėl iki šiol jis buvo geriausiai lokalizuotas.
Be to, įvykis, žinomas kaip GW170729, buvo pats masiškiausias ir tolimiausias iki šiol stebėtas gravitacinių bangų šaltinis. Be to, kad buvo įtraukta juodųjų skylių pora, kurios bendra masė buvo daugiau nei 50 kartų didesnė už Saulės masą, susijungimas įvyko prieš 5 milijardus metų ir išleido beveik penkių saulės masių ekvivalentą kaip gravitacinę spinduliuotę.
Žvelgiant į ateitį, komanda tikisi padaryti daugiau atradimų per trečiąjį „LIGO“ ir „Virgo“ stebėjimo bėgimą (O3), kurį planuojama pradėti 2019 m. Pradžioje. Šis bėgimas bus naudingas toliau tobulinant LIGO ir „Virgo“ jautrumą, taip pat įtrauktas „Kamioka“ gravitacinių bangų detektoriaus (KAGRA) stebėjimo centras Japonijoje (galbūt link O3 pabaigos).
Kaip Karstenas Danzmannas, Laerio interferometrijos ir gravitacinių bangų astronomijos skyriaus direktorius AEI-Hanoveryje, išreiškė:
„Džiaugiuosi, kad daugelis pažangių detektorių technologijų, sukurtų mūsų GEO600 detektoriuje, padėjo O2 veikti taip jautriai, kad O3 dar viena technologija, kuriai buvo sukurta„ GEO600 “, išsklaidyta šviesa, bus naudojama LIGO ir Mergelėje.“
Atlikus šiuos atnaujinimus ir pridedant KAGRA, ateinančiais metais tikimasi daugybės dešimčių GW įvykių, susijusių su dvejetainių sistemų sujungimu. Šie naujausi rezultatai taip pat suteikia galimybę toliau patvirtinti LIGO ir Mergelių observatorijų instrumentus, taip pat paremti tarptautinį bendradarbiavimą.
Aptikus keturis papildomus GW įvykius, atvejų analizių, kurias mokslininkai gali padaryti iš įžvalgos, skaičius išaugo beveik 50%. Tai darydami, jie galės daugiau sužinoti apie dvejetainių sistemų populiaciją, sukeliančią GW įvykius, jau neminint tokio tipo susijungimų greičio.
Komandos paieškos rezultatai taip pat buvo pateikti dviejuose straipsniuose, kurie neseniai pasirodė internete. Pirmajame darbe „GWTC-1: trumpalaikių gravitacinių bangų, kompaktiškų dvejetainių susiliejimų, kuriuos stebėjo LIGO ir Mergelė pirmojo ir antrojo stebėjimo ciklų metu, katalogas, pateikiamas išsamus visų gravitacinių bangų aptikimo katalogas.
Antrame darbe „Dvejetainės juodųjų skylių populiacijos savybės, paimtos iš pirmojo ir antrojo pažengusiųjų LIGO ir pažengusiųjų Mergelių važiavimų“ aprašomos susijungiančių juodųjų skylių populiacijos ypatybės. LIGO finansuoja Nacionalinis mokslo fondas (NSF), ją valdo „Caltech“ ir Masačusetso technologijos institutas (MIT).
