W lutym 2016 r. Naukowcy z Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) ogłosili pierwsze w historii wykrywanie fal grawitacyjnych (GW). Od tego czasu wykryto wiele zdarzeń, zapewniając wgląd w zjawiska kosmiczne, które zostały przepowiedziane ponad sto lat temu przez Teorię ogólnej teorii względności Einsteina.
Nieco ponad rok temu LIGO został wyłączony, aby umożliwić aktualizację jego instrumentów, co umożliwi wykrywanie „co tydzień lub nawet częściej”. Po zakończeniu aktualizacji 1 kwietnia obserwatorium powróciło do trybu online i wykonało zgodnie z oczekiwaniami, wykrywając dwa prawdopodobne zdarzenia fali grawitacyjnej w ciągu dwóch tygodni.
LIGO ogłosiło pierwsze z dwóch nowych wydarzeń GW 8 kwietnia, a następnie drugie ogłoszenie 12 kwietnia. Sygnały zostały wykryte dzięki współpracy trzech placówek między LIGO i Obserwatorium Virgo we Włoszech i uważa się, że oba były wynikiem połączenia dwóch czarnych dziur.
Dzięki ulepszeniom dokonanym zarówno w LIGO, jak i Pannie, dzięki tej współpracy naukowej udało się zwiększyć czułość jego instrumentów o około 40%. Podczas trzeciego przebiegu obserwacji (nazwanego O3) społeczność astronomiczna skorzystała również z nowego publicznego systemu ostrzegania, w którym zespół LIGO wysyła ostrzeżenia w momencie wykrycia, aby obserwatoria na całym świecie mogli skierować swoje teleskopy na źródło.
Obserwując źródło o różnych długościach fal (optyczne, rentgenowskie, ultrafioletowe, radiowe itp.), Naukowcy mają nadzieję dowiedzieć się więcej o tym, co powoduje zdarzenia GW i o dynamice, która za nimi stoi. W przypadku tych ostatnich odkryć, zespół naukowców z Penn State University - kierowany przez Chada Hannę, profesora nadzwyczajnego fizyki, astronomii i astrofizyki - odegrał istotną rolę.
Jak Cody Messick, absolwent fizyki w Penn State i członek zespołu LIGO, wyjaśnił:
„Penn State jest częścią małego zespołu naukowców LIGO, który analizuje dane w czasie prawie rzeczywistym. Nieustannie porównujemy dane z setkami tysięcy różnych możliwych fal grawitacyjnych i jak najszybciej przesyłamy ważnych kandydatów do bazy danych. Chociaż istnieje kilka różnych zespołów, które przeprowadzają podobne analizy, analiza przeprowadzona przez zespół Penn State przesłała kandydatów, którzy zostali publicznie poinformowani o obu tych wykryciach.
W ciągu ostatnich dziewięciu miesięcy Messick był odpowiedzialny za to, aby nowo przesłane kandydaci GW zawierały informacje ze wszystkich detektorów działających w momencie wykrycia. Pomaga to astronomom lokalizować sygnały poprzez zawężenie przewidywanego obszaru nieba, z którego ma pochodzić sygnał.
Alerty publiczne LIGO obejmują również mapę nieba, która pokazuje możliwą lokalizację źródła na niebie, czas zdarzenia i rodzaj zdarzenia, które według niego jest uważane. LIGO powiedział również, że w przyszłości po ogłoszeniach wydarzeń kandydujących pojawią się bardziej szczegółowe informacje, gdy tylko będą mieli szansę na prawidłową weryfikację i przestudiowanie ich.
Jak stwierdził Ryan Magee, absolwent fizyki w Penn State i członek zespołu LIGO:
„Są to wykrycia fal grawitacyjnych w czasie zbliżonym do rzeczywistego, wytwarzane przez zderzające się dwie prawdopodobne czarne dziury. Pierwszy sygnał wykryliśmy w ciągu około 20 sekund od jego przybycia na ziemię. Możemy skonfigurować automatyczne powiadomienia, aby otrzymywać połączenia telefoniczne i SMS-y, gdy zostanie zidentyfikowany ważny kandydat. Na początku myślałem, że dostaję spam! ”
Do tej pory astronomowie wywnioskowali, że zdarzenia GW mogą być wynikiem podwójnego połączenia czarnej dziury, połączenia czarnej dziury z gwiazdą neutronową lub podwójnego połączenia gwiazdy neutronowej. Każde z tych zdarzeń wytwarza fale grawitacyjne o bardzo różnych sygnałach, co pozwala astronomom ustalić przyczynę.
W tym przypadku uważa się, że wydarzenia są wynikiem połączenia binarnych czarnych dziur, które zostaną przetestowane z dalszymi obserwacjami w nadchodzących tygodniach i miesiącach. Surabhi Sachdev, Eberly Postdoctoral Research Fellow z fizyki w Penn State i członek zespołu LIGO, wyjaśnił znaczenie tych ostatnich wydarzeń:
„To pierwsza obserwacja LIGO, która została od razu opublikowana w sposób zautomatyzowany. To jest nowa polityka LIGO, poczynając od tej obserwacji. Wydarzenia są natychmiast upubliczniane automatycznie. Po sprawdzeniu przez człowieka potwierdzenie lub wycofanie wydawane jest w ciągu kilku godzin. ”
Dzięki zwiększonej czułości detektorów zespół LIGO ma nadzieję, że nie tylko wykona więcej detekcji, ale wykryje większą różnorodność sygnałów. Do tej pory wykryto zdarzenia, które były wynikiem połączenia dwóch czarnych dziur lub gwiazd neutronowych. Mamy nadzieję, że w niedalekiej przyszłości zespół może wykryć sygnał wytworzony przez połączenie czarnej dziury i gwiazdy neutronowej.
Bez względu na to, jaką formę przybiorą następne wydarzenia, możesz spodziewać się, że o tym usłyszymy! Społeczeństwo może śledzić publiczne alerty na https://gracedb.ligo.org/latest/, lub możesz pobrać aplikację z alertami z aplikacji iPhone Gravitational Wave Events.
