2016 m. Vasario mėn. Lazerinio interferometro gravitacinių bangų observatorijos (LIGO) mokslininkai padarė istoriją paskelbdami pirmąjį gravitacinių bangų (GW) aptikimą. Šie bangos pačiame Visatos audinyje, atsirandančios dėl juodųjų skylių susiliejimo ar susidūrusių baltųjų nykštukų, pirmą kartą buvo numatytos Einsteino bendrojo reliatyvumo teorijoje maždaug prieš šimtmetį.
Maždaug prieš metus LIGO du įrenginiai buvo neprisijungę, kad jo detektoriai galėtų būti atnaujinti aparatinės įrangos serijose. Kai šie atnaujinimai bus baigti, LIGO neseniai paskelbė, kad observatorija vėl prisijungs prie interneto balandžio 1 d. Tuo metu jos mokslininkai tikisi, kad padidėjęs jautrumas leis aptikti „beveik kasdien“.
Iki šiol per trejus su puse metų iš viso buvo aptikta 11 gravitacinių bangų įvykių. Dešimt iš jų buvo juodųjų skylių susijungimo rezultatas, o likusį signalą sukėlė susidūrusios neutronų žvaigždės (kilonovos įvykis). Tyrinėdami šiuos ir kitus panašius įvykius, mokslininkai iš tikrųjų pradėjo naują astronomijos erą.
Vykdydami LIGO atnaujinimus, mokslininkai tikisi per ateinančius metus aptikti dvigubai daugiau įvykių. Sakė Gabriela González, fizikos ir astronomijos profesorė, Luizianos valstijos universitetas, kuri daugelį metų praleido medžiodama GW:
„Galileo“ išrado teleskopą arba pirmą kartą panaudojo teleskopą astronomijai atlikti prieš 400 metų. Ir šiandien mes vis dar statome geresnius teleskopus. Manau, kad šis dešimtmetis buvo gravitacinių bangų astronomijos pradžia. Taigi tai darys pažangą tobulindama geresnius detektorius, naudodama skirtingus detektorius, naudodama daugiau detektorių. “
Šiuos LIGO detektorius, esančius Hanfrode, Vašingtone ir Livingstoną, Luizianoje, sudaro du betoniniai vamzdžiai, kurie yra sujungti prie pagrindo (sudarantys milžinišką L formą) ir tęsiasi statmenai vienas kitam apie 3,2 km. Dujotiekio vamzdyne naudojami du galingi lazerio pluoštai, atitraukti nuo daugelio veidrodžių, kad būtų galima labai tiksliai išmatuoti kiekvienos rankos ilgį.
Kai gravitacinės bangos praeina per detektorius, jos iškreipia erdvę ir lemia ilgio pasikeitimą mažiausiais atstumais (t. Y. Subatominiame lygmenyje). Pasak LIGO observatorijos Livingstone, Luizianoje, vadovo Josepho Giaime, į naujausius patobulinimus įtraukta optika, kuri padidins lazerio galią ir sumažins „triukšmą“ matuojant.
Likusią metų dalį gravitacinių bangų tyrimai taip pat paspartės dėl to, kad trečiasis detektorius (Mergelės interferometras Italijoje) taip pat vykdys stebėjimus. Paskutiniame LIGO stebėjimo etape, kuris vyko nuo 2016 m. Lapkričio mėn. Iki 2017 m. Rugpjūčio mėn., Mergelė veikė tik tada, kai galėjo pasiūlyti palaikymą pačioje jo pabaigoje.
Be to, tikimasi, kad artimiausiu metu Japonijos KAGRA observatorija prisijungs prie interneto, leisdama sukurti dar patikimesnį aptikimo tinklą. Galų gale tai, kad daugybė observatorijų yra atskirtos dideliais atstumais visame pasaulyje, ne tik suteikia didesnį patvirtinimą, bet ir padeda susiaurinti galimas GW šaltinių vietas.
Kitame stebėjimo etape GW astronomai taip pat turės naudos iš visuomenės perspėjimo sistemos, kuri tapo įprasta šiuolaikinės astronomijos ypatybe. Iš esmės, kai LIGO nustato GW įvykį, komanda išsiųs perspėjimą, kad viso pasaulio observatorijos galėtų nukreipti savo teleskopus į šaltinį - tuo atveju, jei įvykis sukelia pastebimus reiškinius.
Neabejotinai taip buvo 2017 m. Įvykusio „kilnovos“ renginio (dar žinomo kaip GW170817) atveju. Po to, kai susidūrė dvi neutroninės žvaigždės, gaminančios GW, atsirado ryškus papildomas švytėjimas, kuris laikui bėgant iš tikrųjų tapo ryškesnis. Dėl susidūrimo taip pat buvo paleistas ypač greitas medžiagos purkštukas ir susidarė juodoji skylė.
Pasak MIT gravitacinių bangų tyrinėtojo Nergio Mavalvalos, stebimi reiškiniai, susiję su GW įvykiais, iki šiol buvo retas gydymas. Be to, visada yra tikimybė, kad bus pastebėtas kažkas visiškai netikėto, kuris mokslininkus sujaudins ir nustebins:
„Mes matėme tik keletą juodųjų skylių iš visų įmanomų ten esančių skylių. Yra daugybė klausimų, į kuriuos vis dar nežinome, kaip atsakyti ... Štai kaip nutinka atradimui. Jūs įjungiate naują instrumentą, nukreipiate jį į dangų ir pamatysite tai, apie ką jūs net neįsivaizdavote. “
Gravitacinių bangų tyrimai yra tik viena iš daugelio šių dienų astronomijos revoliucijų. Panašiai kaip ir kitos tyrimų sritys (pvz., Egzoplanetų tyrimai ir ankstyvosios Visatos stebėjimai), ateinančiais metais bus naudinga įdiegti patobulintus instrumentus ir metodus.
