Laserinterferometrin gravitaatioaalto-observatorion (LIGO) tutkijat tekivät historian 11. helmikuuta 2016, kun he ilmoittivat ensimmäisen kerran havaitsevan gravitaatioaaltojen (GW). Siitä lähtien on tehty useita havaintoja ja observatorioiden välinen tieteellinen yhteistyö - kuten Advanced LIGO ja Advanced Virgo - mahdollistaa ennennäkemättömän herkkyyden ja tiedon jakamisen.
Aikaisemmin oli vahvistettu seitsemän tällaista tapahtumaa, joista kuusi johtui binaaristen mustien reikien (BBH) ja yhden binaarisen neutronitähden sulautumisesta. Mutta lauantaina 1. joulukuuta tutkijaryhmä, LIGO Scientific Collaboration (LSC) ja Virgo Collaboration, esitteli uusia tuloksia, jotka osoittivat, että löydettiin vielä neljä painovoima-aalto-tapahtumaa. Tämä nostaa kolmen viime vuoden aikana havaittujen GW-tapahtumien kokonaismäärän yksitoista.
Esitys, jonka otsikko oli ”Binaarisen mustan reiän väestöominaisuudet, jotka ovat peräisin edistyneiden LIGO: n ja edistyneiden virojen ensimmäisestä ja toisesta havainnollisesta suorituksesta”, tehtiin vuoden 2018 gravitaatioaaltofysiikan ja tähtitieteen työpajassa (GWPAW) - joka pidettiin 1.-12. 4. Marylandin yliopistossa.
Tämä vuosittainen tapahtuma, jota isännöi Marylandin yliopiston ja NASA: n Goddard-avaruuslentokeskuksen välinen yhteistyö Yhteinen avaruus-tiedeinstituutti (JSI), tuo tutkijat ympäri maailmaa keskustelemaan havaitsemiseen ja nykyisiin kysymyksiin. gravitaatioaaltojen tutkimus.
Esityksen aikana Michael Pürrer - AEI Potsdamin astrofysiikan ja kosmologisen relatiivisuuden jaoston vanhempi tutkija - esitteli ensimmäisen luettelon tuloksia GWPAW: ssä lauantaina LIGO: n tieteellisen yhteistyön ja neitsytyhteistyön puolesta. Näihin sisältyi seitsemän aiemmin havaittua tapahtumaa ja neljä viimeaikaista havaintaa. Kuten hän totesi esityksen aikana:
”Tässä luettelossa esittelemme perusteellisen analyysin kaikista O1: n ja O2: n löydetyistä 11 painovoima-aaltoilmaisimesta. Luottamme binaarien massojen, pyörähdysten ja vuoroveden muodonmuutosten päätelmiin näistä kataklysmisistä tapahtumista lähetetyn gravitaation aaltomuodon huipputeknisille malleille. Olen erittäin ylpeä siitä, että olen ollut osa tätä merkittävää pyrkimystä LIGO: n tieteellisessä ja neitsytyhteistyössä. ”
Uudet tapahtumat, jotka kaikki olivat BBH-sulautumien seurausta, on nimetty GW170729, GW170809, GW170818 ja GW170823 niiden havaitsemispäivien perusteella. Kaikki neljä havaittiin LIGO- ja VIRGO-yhteistyöhakujen toisella tarkkailujaksolla (O2), joka kesti 30. marraskuuta 2016 - 25. elokuuta 2017.
Alessandra Buonanno, AEI-Potsdamin astrofysiikan ja kosmologisen relatiivisuuden jaoston johtaja ja Marylandin yliopiston College Park -professori, oli merkittävä tekijä näissä viimeaikaisissa löytöissä. Kuten hän totesi äskettäisessä AEI: n lehdistötiedotteessa:
”Huipputeknologian aaltomuodomallit, edistynyt tietojenkäsittely ja instrumenttien parempi kalibrointi ovat antaneet meille mahdollisuuden päätellä aiemmin ilmoitettujen tapahtumien astrofysiikan parametrejä tarkemmin. Odotan innolla seuraavaa havaintoajoa keväällä 2019, jossa odotamme havaita enemmän kuin kaksi mustan aukon sulautumista kuukaudessa kerättyjä tietoja! ”
Ryhmän tulosten mukaan havaitut BBH: t kattavat laajan komponenttimassan, 7,6-50,6 aurinkomassasta. He myös havaitsivat, että kahdessa BBH: stä (GW151226 ja GW170729) on erittäin todennäköistä, että ainakin yksi mustista reikistä pyörii. Mutta mikä tärkeintä, uudet havainnot asettavat kaksi uutta ennätystä GW: n tutkimuksessa.
Esimerkiksi tapahtuma, joka tunnetaan nimellä GW170818, sijaitsi LIGO: n ja Neitsyt-observatorioiden taivaalla täsmällisellä tarkkuudella taivaan pohjoisella pallonpuoliskolla. Itse asiassa se tunnistettiin tarkkuudella 39 neliöastetta (195 kertaa täysikuun näennäinen koko), mikä teki siitä parhaiten paikallistetun BBH: n tähän mennessä.
Lisäksi tapahtuma, joka tunnetaan nimellä GW170729, oli tähän mennessä havaittu massiivisin ja kaukaisin gravitaatioaallolähde. Sen lisäksi, että mukana oli mustia reikiä sisältävä pari, jonka yhdistetty massa oli yli 50 kertaa aurinkoisempi, sulautuminen tapahtui 5 miljardia vuotta sitten ja vapautti lähes viiden aurinkomassan ekvivalentin gravitaatiosäteilyn muodossa.
Tulevaisuuteen joukkue toivoo voivan tehdä lisää löytöjä Advanced LIGO: n ja Virgo -sarjan kolmannen tarkkailujakson (O3) aikana, jonka on tarkoitus aloittaa vuoden 2019 alkupuolella. Ajo hyötyy jatkossakin LIGO: n ja Neitsyt-herkkyyden päivityksistä sekä sisällytetään Kamiokan gravitaatioaaltodetektorin (KAGRA) observatorio Japaniin (mahdollisesti O3: n loppua kohti).
Kuten Karsten Danzmann, AEI-Hannoverin laserinterferometrian ja gravitaatioaaltoastronomian jaoston johtaja, ilmaisi:
"Olen iloinen siitä, että monet edistyneistä GEO600-ilmaisimessa kehitetyistä ilmaisintitekniikoista ovat auttaneet O2: n ajoa niin herkänä ja että O3: ssa toinen GEO600: n edelläkävijätekniikka, valaistu valo, otetaan käyttöön LIGOssa ja Neitsyt".
Näiden päivitysten ja KAGRA: n lisäämisen myötä tulevina vuosina odotetaan kymmenien binaarijärjestelmien sulautumisen seurauksena syntyviä GW-tapahtumia. Nämä viimeisimmät tulokset tarjoavat myös LIGO- ja Neitsyt-observatorioiden välineiden validoinnin sekä niiden taustalla olevan kansainvälisen yhteistyön tehokkuuden.
Ja kun on havaittu neljä ylimääräistä GW-tapahtumaa, tapaustutkimusten lukumäärä, jonka tutkijat voivat saada näkemyksistään, on kasvanut lähes 50%. Näin toimiessaan he voivat oppia enemmän binaarijärjestelmien populaatiosta, joka aiheuttaa GW-tapahtumia, puhumattakaan nopeudesta, jolla tämäntyyppiset fuusiot tapahtuvat.
Ryhmän hakujen tulokset esitettiin myös kahdessa lehdessä, jotka julkaistiin äskettäin verkossa. Ensimmäisessä artikkelissa, ”GWTC-1: Gravitaatioaalto-ohimenevä luettelo pienimuotoisista sulautumista, joita LIGO ja Neitsyt havaitsivat ensimmäisen ja toisen tarkkailujakson aikana, on yksityiskohtainen luettelo kaikista gravitaatioaaltotunnistuksista.
Toisessa artikkelissa, ”Binaarisen mustan reiän väestöominaisuudet, jotka on johdettu edistyneen LIGO: n ja edistyneen virgin ensimmäisestä ja toisesta havainnollisesta suorituksesta”, kuvataan sulautuvien mustien aukkojen populaation ominaisuuksia. LIGO: ta rahoittaa National Science Foundation (NSF), ja sitä hallinnoivat Caltech ja Massachusetts Institute of Technology (MIT).
