W lutym 2016 r. Naukowcy z Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) przeszli do historii, ogłaszając pierwsze w historii wykrywanie fal grawitacyjnych (GW). Te zmarszczki w samej strukturze Wszechświata, które są spowodowane połączeniem czarnych dziur lub zderzeniem białych karłów, zostały po raz pierwszy przewidziane przez Teorię Ogólnej Teorii Względności Einsteina około sto lat temu.
Około rok temu dwa obiekty LIGO zostały wyłączone, aby umożliwić wykrywaczom szereg aktualizacji sprzętu. Po zakończeniu tych aktualizacji LIGO ogłosiło niedawno, że obserwatorium wróci do sieci 1 kwietnia. W tym momencie jego naukowcy spodziewają się, że jego zwiększona czułość pozwoli na „prawie codzienne” wykrycia.
Do tej pory w ciągu około trzech i pół roku wykryto w sumie 11 zdarzeń fali grawitacyjnej. Dziesięć z nich było wynikiem łączenia się czarnych dziur, podczas gdy pozostały sygnał był spowodowany zderzeniem się pary gwiazd neutronowych (zdarzenie kilonova). Badając te wydarzenia i inne podobne im, naukowcy skutecznie rozpoczęli nową erę astronomii.
Po zakończeniu aktualizacji LIGO naukowcy mają nadzieję podwoić liczbę zdarzeń wykrytych w nadchodzącym roku. Powiedziała Gabriela González, profesor fizyki i astronomii na Louisiana State University, który spędził lata na poszukiwaniu GW:
„Galileo wynalazł teleskop lub użył go po raz pierwszy do astronomii 400 lat temu. A dzisiaj wciąż budujemy lepsze teleskopy. Myślę, że ta dekada była początkiem astronomii fal grawitacyjnych. Dzięki temu będzie postępować, dzięki lepszym detektorom, z różnymi detektorami, z większą liczbą detektorów. ”
Znajdujące się w Hanfrod w Waszyngtonie i Livingston w Luizjanie dwa detektory LIGO składają się z dwóch betonowych rur, które są połączone u podstawy (tworząc gigantyczny kształt litery L) i rozciągają się prostopadle do siebie na około 3,2 km (2 mi). Wewnątrz rurociągu dwie potężne wiązki laserowe, które odbijają się od serii luster, są używane do pomiaru długości każdego ramienia z najwyższą precyzją.
Gdy fale grawitacyjne przechodzą przez detektory, zniekształcają przestrzeń i powodują zmianę długości o najmniejszą odległość (tj. Na poziomie subatomowym). Według Josepha Giaime, szefa obserwatorium LIGO w Livingston w Luizjanie, najnowsze ulepszenia obejmują optykę, która zwiększy moc lasera i zmniejszy „szum” w pomiarach.
Do końca roku badania nad falami grawitacyjnymi będą również wspierane przez fakt, że trzeci detektor (interferometr Virgo we Włoszech) będzie również prowadził obserwacje. Podczas ostatniego biegu obserwacyjnego LIGO, który trwał od listopada 2016 r. Do sierpnia 2017 r., Panna działała i była w stanie zaoferować wsparcie do samego końca.
Ponadto oczekuje się, że japońskie obserwatorium KAGRA zostanie uruchomione online w najbliższej przyszłości, co pozwoli na jeszcze bardziej niezawodną sieć wykrywania. W końcu posiadanie wielu obserwatoriów oddzielonych ogromnymi odległościami na całym świecie nie tylko pozwala na większy stopień potwierdzenia, ale także pomaga zawęzić możliwe lokalizacje źródeł GW.
W kolejnym biegu obserwacyjnym astronomowie GW będą mieli również dostęp do publicznego systemu ostrzegania - który stał się regularną cechą współczesnej astronomii. Zasadniczo, gdy LIGO wykryje zdarzenie GW, zespół wyśle ostrzeżenie, aby obserwatoria na całym świecie mogły skierować swoje teleskopy do źródła - na wypadek, gdyby zdarzenie wywołało obserwowalne zjawiska.
Z pewnością miało to miejsce w przypadku wydarzenia kilnova, które odbyło się w 2017 r. (Znane również jako GW170817). Po zderzeniu dwóch gwiazd neutronowych, które wytworzyły GW, powstała jasna poświata, która z czasem stała się jaśniejsza. Zderzenie doprowadziło również do uwolnienia superszybkich strumieni materiału i powstania czarnej dziury.
Według Nergisa Mavalvali, badacza fal grawitacyjnych w MIT, obserwowalne zjawiska związane ze zdarzeniami GW były jak dotąd rzadką ucztą. Ponadto zawsze istnieje szansa, że zostanie zauważone coś zupełnie nieoczekiwanego, co wprawi naukowców w zakłopotanie i zdumienie:
„Widzieliśmy tylko garstkę czarnych dziur ze wszystkich możliwych. Jest wiele, wiele pytań, na które wciąż nie wiemy, jak odpowiedzieć… Tak dzieje się odkrycie. Włączasz nowy instrument, wskazujesz go na niebo i widzisz coś, o czym nie wiedziałeś.
Badania fal grawitacyjnych są zaledwie jedną z kilku rewolucji zachodzących obecnie w astronomii. I podobnie jak inne dziedziny badań (takie jak badania egzoplanet i obserwacje wczesnego Wszechświata), skorzysta na wprowadzeniu zarówno ulepszonych instrumentów, jak i metod w nadchodzących latach.
