Helmikuussa 2016 Laserinterferometrin gravitaatioaalto-observatorion (LIGO) tutkijat ilmoittivat ensimmäisen painovoima-aaltojen (GW) havaitsemisen. Siitä lähtien on havaittu useita tapahtumia, jotka tarjoavat käsityksen kosmisista ilmiöistä, jotka ennustettiin yli sata vuotta sitten Einsteinin teoriassa yleisestä suhteellisuudesta.
Hieman yli vuosi sitten LIGO siirrettiin offline-tilaan, jotta sen instrumentteihin voitaisiin päivittää, mikä mahdollistaisi havaitsemisen ”viikoittain tai jopa useammin”. Parannettuaan päivitykset 1. huhtikuuta, observatorio palasi verkkoon ja suoritti odotetusti, havaitsemalla kaksi todennäköistä painovoima-aallon tapahtumaa kahden viikon sisällä.
LIGO ilmoitti kahdesta uudesta GW-tapahtumasta ensimmäisen 8. huhtikuuta, jota seurasi toinen ilmoitus 12. huhtikuuta. Signaalit havaittiin LIGO: n ja Italiassa sijaitsevan Virgo-observatorion välisen kolmen laitoksen yhteistyön ansiosta. Molempien uskotaan johtuvan mustien reikien parista.
Sekä LIGO: n että Neitsyton päivitysten ansiosta tämä tieteellinen yhteistyö on pystynyt nostamaan instrumenttiensa herkkyyttä noin 40%. Kolmannessa havaintojaksossaan (nimeltään O3) astronominen yhteisö hyötyi myös uudesta julkisesta hälytysjärjestelmästä, jossa LIGO-ryhmä lähettää hälytyksiä hetkessä, kun havainnot tehdään, jotta observatoriat ympäri maailmaa voivat osoittaa kaukoputkensa lähteelle.
Tarkkailemalla lähdettä eri aallonpituuksilla (optinen, röntgen, ultravioletti, radio jne.), Tutkijat toivovat oppivansa enemmän siitä, mikä aiheuttaa GW-tapahtumia, ja niiden taustalla olevasta dynamiikasta. Viimeisimmissä havainnoissa Penn State Universityn tutkijaryhmä - fysiikan, tähtitieteen ja astrofysiikan apulaisprofessorin Chad Hannan johdolla - oli tärkeässä roolissa.
Kuten Penn Staten fysiikan jatko-opiskelija ja LIGO-ryhmän jäsen Cody Messick selitti:
”Penn State on osa LIGO-tutkijoiden pientä ryhmää, joka analysoi tiedot melkein reaaliajassa. Vertaamme jatkuvasti tietoja satoihin tuhansiin erilaisiin mahdollisiin painovoima-aaltoihin ja lataamme merkittävät ehdokkaat tietokantaan mahdollisimman pian. Vaikka useita erilaisia ryhmiä suorittaa samanlaisia analyysejä, Penn State -tiimin suorittama analyysi lähetti ehdokkaat, jotka julkistettiin molemmille havainnoille. "
Viimeisen yhdeksän kuukauden aikana Messick on vastuussa siitä, että vasta ladatut GW-ehdokkaat sisältävät tietoja kaikista havaitsemishetkellä käytetyistä ilmaisimista. Tämä auttaa tähtitieteilijöitä paikallistamaan signaaleja kaventamalla taivaan ennustettua aluetta, josta signaalin ennustetaan tulevan.
LIGOn julkisiin hälytyksiin sisältyy myös taivaankartta, joka osoittaa lähteen mahdollisen sijainnin taivaalla, tapahtuman ajankohta ja millainen tapahtuma sen uskotaan olevan. LIGO on myös sanonut, että tulevaisuudessa hakijatapahtumien ilmoituksia seuraa yksityiskohtaisempia tietoja, kun heillä on ollut mahdollisuus tutkia niitä asianmukaisesti.
Kuten Penn Staten fysiikan jatko-opiskelija ja LIGO-ryhmän jäsen Ryan Magee, sanoivat:
”Nämä ovat melkein reaaliaikaisia gravitaatioaaltojen havaintoja, jotka on tuotettu kahdesta todennäköisestä mustasta aukosta törmäävän. Havaitsimme ensimmäisen signaalin noin 20 sekunnissa sen saapumisesta maahan. Voimme määrittää automaattiset hälytykset saadaksesi puheluita ja tekstejä, kun merkittävä ehdokas tunnistetaan. Luulin saavani roskapostipuhelun aluksi! ”
Tähän mennessä tähtitieteilijät ovat päätellyt, että GW-tapahtumat voivat olla seurausta binaarisista mustan aukon fuusioista, mustan aukon ja neutronitähteen sulautumisesta tai binaarisesta neutronitähteiden sulautumisesta. Jokainen näistä tapahtumista tuottaa painovoima-aaltoja hyvin erilaisilla signaaleilla, mikä antaa tähtitieteilijöille mahdollisuuden selvittää syy.
Tässä tapauksessa tapahtumien uskotaan olevan binaaristen mustien aukkojen sulautumisten tulos, joita testataan seurantahavainnoilla tulevina viikkoina ja kuukausina. Suberhi Sachdev, Penn Staten fysiikan Eberly-tutkijatohtori ja LIGO-ryhmän jäsen, selitti näiden uusimpien tapahtumien merkityksen:
”Tämä on ensimmäinen LIGO-havainto, joka julkistettiin heti automatisoidulla tavalla. Tämä on uusi LIGO-käytäntö, joka alkaa tästä tarkkailuajasta. Tapahtumat julkistetaan heti automaattisesti. Ihmisen tarkistuksen jälkeen vahvistus tai peruuttaminen annetaan muutamassa tunnissa. ”
Tunnistimien herkkyyden lisääntyessä LIGO-ryhmä toivoo paitsi tekevän enemmän havaintoja, myös havaitsemalla enemmän erilaisia signaaleja. Toistaiseksi on havaittu tapahtumia, jotka olivat seurausta kahden mustan aukon tai neutronitähden fuusioista. Toivotaan, että lähitulevaisuudessa joukkue saattaa havaita mustan aukon ja neutronitähden sulautumisen tuottaman signaalin.
Mitä seuraavien tapahtumien muodossa on, voit odottaa, että kuulemme siitä! Yleisö voi seurata julkisia hälytyksiä osoitteessa https://gracedb.ligo.org/latest/ tai voit ladata hälytyssovelluksen Gravitational Wave Events iPhone App -sovelluksesta.
