Laserinterferometrin gravitaatioaalto-observatoriossa (LIGO) työskentelevät tutkijat tekivät historian, kun he julkistivat ensimmäisen kerran gravitaatioaaltojen havaitsemisen. Siitä lähtien gravitaatioaaltojen tutkimus on edennyt huomattavasti ja avannut uusia mahdollisuuksia maailmankaikkeuden ja sitä ohjaavien lakien tutkimiseen.
Esimerkiksi Frankurt am Mainin yliopiston ryhmä osoitti äskettäin, kuinka painovoima-aaltoja voitiin käyttää määrittämään kuinka massiiviset neutronitähdet pääsevät ennen kuin ne romahtavat mustiksi reikiksi. Tämä on pysynyt salaisuutena siitä lähtien, kun neutronitähdet havaittiin ensimmäisen kerran 1960-luvulla. Ja kun nyt on vahvistettu ylempi massaraja, tutkijat pystyvät kehittämään paremman käsityksen siitä, kuinka aine käyttäytyy äärimmäisissä olosuhteissa.
Tutkimus, joka kuvaa heidän havaintojaan, ilmestyi äskettäin tieteellisessä lehdessä The Astrophysical Journal Letters otsikolla ”Gravitaatioaaltohavaintojen ja lähes universaalisuhteiden käyttäminen neutronitähtien maksimimassan rajoittamiseen”. Tutkimusta johti Frankfurtin yliopiston teoreettisen astrofysiikan puheenjohtaja ja teoreettisen fysiikan instituutin johtaja Luciano Rezzolla hänen opiskelijoidensa Elias Mostin ja Lukas Wein avustamana.
Tutkimuksensa vuoksi ryhmä tarkasteli äskettäin tehtyjä havaintoja gravitaatioaallon tapahtumasta, joka tunnetaan nimellä GW170817. Tämä tapahtuma, joka tapahtui 17. elokuuta 2017, oli kuudes painovoima-aalto, jonka Laserinterferometrin gravitaatioaalto-observatorio (LIGO) ja Neitsyt observatorio havaitsivat. Toisin kuin aikaisemmat tapahtumat, tämä oli ainutlaatuinen siinä mielessä, että se näytti johtuvan kahden neutronitähden törmäyksestä ja räjähdyksestä.
Ja vaikka muita tapahtumia tapahtui noin miljardin valovuoden päässä, GW170817 tapahtui vain 130 miljoonan valovuoden päässä maasta, mikä mahdollisti nopean havaitsemisen ja tutkimuksen. Lisäksi, mallinnuksen perusteella, joka tehtiin kuukausia tapahtuman jälkeen (ja Chandran röntgen observatorion saamia tietoja), törmäys näytti jättäneen mustan aukon jäännökseksi.
Ryhmä käytti opinnoissaan myös "universaalisten suhteiden" lähestymistapaa, jonka tutkijat kehittivät Frankfurtin yliopistossa muutama vuosi sitten. Tämä lähestymistapa merkitsee, että kaikilla neutronitähteillä on samanlaiset ominaisuudet, jotka voidaan ilmaista dimensioimattomina suuruksina. Yhdistettynä GW-tietoihin he päättelivät, että ei-pyörivien neutronitähteiden enimmäismassa ei voi ylittää 2,16 aurinkopainoa.
Kuten professori Rezzolla selitti Frankfurtin yliopiston lehdistötiedotteessa:
”Teoreettisen tutkimuksen kauneus on, että se voi tehdä ennusteita. Teoria tarvitsee kuitenkin epätoivoisesti kokeiluja jonkin epävarmuuden kaventamiseksi. Siksi on melko merkittävää, että miljoonien valovuosien päässä tapahtuneen yhden binaarisen neutronitähtien sulautumisen havaitseminen yhdistettynä teoreettisessa työssämme löydettyihin yleisiin suhteisiin on antanut meille mahdollisuuden ratkaista arvoitus, joka on aiemmin nähnyt niin paljon spekulointia. "
Tämä tutkimus on hyvä esimerkki siitä, kuinka teoreettinen ja kokeellinen tutkimus voivat olla samat, jotta saadaan parempia malleja mainosennusteita. Muutaman päivän kuluttua tutkimuksensa julkaisemisesta USA: n ja Japanin tutkimusryhmät vahvistivat tulokset itsenäisesti. Yhtä merkittävästi nämä tutkimusryhmät vahvistivat tutkimustulokset käyttämällä erilaisia lähestymistapoja ja tekniikoita.
Tulevaisuudessa gravitaatioaallon tähtitieteen odotetaan tarkkailevan monia muita tapahtumia. Ja käytettävissään olevien parannettujen menetelmien ja tarkempien mallien avulla tähtitieteilijät oppivat todennäköisesti vielä enemmän maailmankaikkeuden salaperäisimmistä ja tehokkaimmista voimista.
