Błyskawica uderzyła dwa razy - może trzy razy - a naukowcy z Obserwatorium Fala Laserowego Interferometru Grawitacyjnego Fali, lub LIGO, mają nadzieję, że to dopiero początek nowej ery zrozumienia naszego Wszechświata. Ta „błyskawica” pojawiła się w postaci nieuchwytnych, trudnych do wykrycia fal grawitacyjnych, wytwarzanych przez gigantyczne wydarzenia, takie jak zderzające się czarne dziury. Energia uwolniona z takiego zdarzenia zakłóca samą strukturę przestrzeni i czasu, podobnie jak fale w stawie. Dzisiejsze ogłoszenie to drugi zestaw fal fal grawitacyjnych wykrytych przez LIGO, po historycznym pierwszym wykryciu ogłoszonym w lutym tego roku.
„Ta kolizja zdarzyła się 1,5 miliarda lat temu”, powiedziała podczas konferencji prasowej Gabriela Gonzalez z Uniwersytetu Stanowego w Luizjanie, aby ogłosić nowe wykrycie, „a dzięki temu możemy powiedzieć, że rozpoczęła się era astronomii fal grawitacyjnych”.
Pierwsze wykrycie fal grawitacyjnych przez LIGO w wyniku połączenia czarnych dziur miało miejsce 14 września 2015 r. I potwierdziło główną prognozę ogólnej teorii względności Alberta Einsteina z 1915 r. Drugie wykrycie miało miejsce 25 grudnia 2015 r. I zostało zarejestrowane przez oba podwójne detektory LIGO.
Podczas gdy pierwsze wykrycie fal grawitacyjnych uwolnionych w wyniku gwałtownego połączenia czarnej dziury było tylko „ćwierkaniem”, które trwało tylko jedną piątą sekundy, to drugie wykrycie było bardziej „krzykiem”, który był widoczny przez całą sekundę w dane. Posłuchaj w tym filmie:
„Nazywamy to muzyką grawitacji” - powiedziała González podczas odtwarzania wideo na dzisiejszej konferencji prasowej.
Chociaż fale grawitacyjne nie są falami dźwiękowymi, naukowcy przekonwertowali oscylację i częstotliwość fali grawitacyjnej na falę dźwiękową o tej samej częstotliwości. Dlaczego te dwa wydarzenia były tak różne?
Na podstawie danych naukowcy doszli do wniosku, że drugi zestaw fal grawitacyjnych powstał w końcowych momentach połączenia dwóch czarnych dziur o masie 14 i 8 razy większej od masy Słońca, a zderzenie spowodowało powstanie jednej, bardziej masywnej wirującej czarnej dziury 21 razy większa niż masa Słońca. Dla porównania, czarne dziury wykryte we wrześniu 2015 r. Były 36 i 29 razy większe od masy Słońca, łącząc się w czarną dziurę o masie 62 mas Słońca.
Naukowcy powiedzieli, że fale grawitacyjne o wyższej częstotliwości z czarnych dziur o mniejszej masie uderzają w „słaby punkt” czułości detektorów LIGO.
„To bardzo znaczące, że te czarne dziury były znacznie mniej masywne niż te zaobserwowane podczas pierwszego wykrycia”, powiedział Gonzalez. „Ze względu na ich lżejsze masy w porównaniu z pierwszym wykryciem spędzili więcej czasu - około jednej sekundy - w czułym paśmie detektorów. Jest to obiecujący początek mapowania populacji czarnych dziur w naszym wszechświecie. ”
LIGO pozwala naukowcom badać Wszechświat w nowy sposób, wykorzystując grawitację zamiast światła. LIGO wykorzystuje lasery do precyzyjnego pomiaru położenia zwierciadeł oddalonych od siebie o 4 kilometry, około 2,5 mil, w dwóch lokalizacjach, które są oddalone o ponad 3000 km, w Livingston w Luizjanie i Hanford w Waszyngtonie. Tak więc LIGO nie wykrywa bezpośrednio zdarzenia kolizji czarnej dziury, wykrywa rozciąganie i ściskanie samej przestrzeni. Dotychczasowe wykrycia są wynikiem zdolności LIGO do mierzenia zakłóceń przestrzeni z dokładnością 1 części na tysiąc miliardów miliardów. Sygnał z ostatniego wydarzenia, o nazwie GW151226, został wytworzony przez materię przekształconą w energię, która dosłownie wstrząsnęła czasoprzestrzenią, jak Jello.
Członek zespołu LIGO, Fulvio Ricci, fizyk z rzymskiego uniwersytetu La Sapienzaa, powiedział, że w październiku miało miejsce trzecie wykrycie „kandydata” na zdarzenie, które Ricci wolał nazwać „wyzwalaczem”, ale było to znacznie mniej znaczące, a sygnał do szumu nie jest wystarczająco duży, aby oficjalnie uznać się za wykrycie.
Jednak zespół powiedział, że dwa potwierdzone wykrycia wskazują, że czarne dziury są znacznie bardziej powszechne we Wszechświecie, niż wcześniej sądzono, i często mogą występować w parach.
„Drugie odkrycie” naprawdę wpisało „O” dla Obserwatorium w LIGO ”, powiedział Albert Lazzarini, zastępca dyrektora LIGO Laboratory w Caltech. „Dzięki wykryciu dwóch silnych zdarzeń w ciągu czterech miesięcy naszego pierwszego biegu obserwacyjnego możemy zacząć przewidywać, jak często będziemy słyszeć fale grawitacyjne w przyszłości. LIGO zapewnia nam nowy sposób obserwowania niektórych z najciemniejszych, ale najbardziej energetycznych wydarzeń w naszym wszechświecie. ”
LIGO jest teraz offline w celu ulepszeń. Kolejny cykl zbierania danych rozpocznie się tej jesieni, a poprawa czułości detektora może pozwolić LIGO osiągnąć nawet 1,5 do dwóch razy więcej objętości wszechświata w porównaniu z pierwszym przebiegiem. Trzecia strona, detektor Virgo znajdujący się w pobliżu Pizy we Włoszech, o konstrukcji podobnej do bliźniaczych detektorów LIGO, ma się pojawić w drugiej połowie zbliżającego się okresu obserwacji LIGO. Panna poprawi zdolność fizyków do zlokalizowania źródła każdego nowego zdarzenia poprzez porównanie różnic w skali milisekund w czasie przybycia sygnałów fal grawitacyjnych.
W międzyczasie możesz pomóc zespołowi LIGO w projekcie naukowym obywatelskim Gravity Spy za pośrednictwem Zooniverse.
Źródła do dalszego czytania:
Informacje prasowe:
University of Maryland
Uniwersytet Północno-Zachodni
West Virginia University
Pennsylvania State University
Fizyczne listy przeglądowe: GW151226: Obserwacja fal grawitacyjnych z koalescencji binarnej czarnej dziury o masie 22 Słońca
Strona faktów LIGO, Caltech
Aby uzyskać doskonały przegląd fal grawitacyjnych, ich źródeł i ich wykrywania, zapoznaj się z doskonałą serią artykułów Markusa Possela, które zaprezentowaliśmy na UT w lutym:
