Znanstvenici u opservatoriju gravitacijskog vala Laser Interferometer (LIGO) objavili su 11. veljače 2016. prvo otkrivanje gravitacijskih valova. Ovaj razvoj, koji je potvrdio predviđanje Einsteinove teorije opće relativnosti prije jednog stoljeća, otvorio je nove putove istraživanja za kozmologe i astrofizičare. Od tog vremena napravljeno je više otkrića, za koja se sve pričalo da su rezultat spajanja crnih rupa.
Posljednje otkrivanje dogodilo se 14. kolovoza 2017. godine, kada su tri promatračnica - Advanced LIGO i Advanced Degon detektori - istovremeno otkrila gravitacijske valove nastale spajanjem crnih rupa. Ovo je prvi put da su gravitacijski valovi otkrili tri različita postrojenja iz cijelog svijeta, čime je započela nova era globalno umreženih istraživanja ovog kozmičkog fenomena.
Studija koja je detaljno opisala ta zapažanja nedavno je objavljena na mreži putem znanstvene suradnje LIGO i suradnje Djevica. Pod nazivom "GW170814: Promatranje gravitacijskih talasa s tri detektora iz binarne koalescencije crne rupe", ovo je istraživanje također prihvaćeno za objavljivanje u znanstvenom časopisu Pisma o fizičkom pregledu.
Događaj, označen kao GW170814, praćen je 14. kolovoza 2017. u 10:30:43 UTC (06:30:43 EDT; 03:30:43 PDT). Događaj su otkrila dva LIGO-a Nacionalne zaklade za znanost detektori (smješteni u Livingstonu, Louisiani i Hanfordu u Washingtonu) i detektor Djevica smješten u blizini Pise u Italiji - koji održavaju Nacionalni centar za znanstvena istraživanja (CNRS) i Nacionalni institut za nuklearnu fiziku (INFN).
Iako nije otkriven prvi slučaj gravitacijskih valova, ovo je bio prvi put da su događaji istovremeno otkrili tri promatračnica. Kao što je France Córdova, direktor NSF-a, rekao u nedavnom priopćenju za javnost LIGO-a:
"Prije nešto više od godinu i pol, NSF je objavio da je njegov laserski interferometar gravitacijski valni opservatorij prvi put ikad otkrio gravitacijske valove što je rezultiralo sudarom dviju crnih rupa u galaksiji udaljenoj milijardu svjetlosnih godina. Danas smo sretni što možemo objaviti prvo otkriće koje je napravljeno u partnerstvu između opservatorije gravitacijskog vala Device i znanstvene suradnje LIGO, a prvi put su otkrivanja gravitacijskog vala otkrila ove zvjezdarnice, udaljene tisuće kilometara udaljene. Ovo je uzbudljiva prekretnica u sve većem međunarodnom znanstvenom naporu za otključavanjem izvanrednih misterija našeg svemira. "
Na temelju otkrivenih valova, znanstvena suradnja LIGO (LSC) i suradnja Djevica mogli su odrediti vrstu događaja kao i masu uključenih objekata. Prema njihovoj studiji, događaj je potaknut spajanjem dviju crnih rupa - odnosno 31 Sunčeve mase. Događaj se dogodio na oko 1,8 milijardi svjetlosnih godina od Zemlje, što je rezultiralo stvaranjem iskrivljene crne rupe s oko 53 solarne mase.
To znači da su se oko tri Sunčeve mase tijekom spajanja pretvorile u energiju gravitacijskog vala, što su zatim otkrili LIGO i Djevica. Iako je sama po sebi impresivna, ovo je najnovije otkriće samo okus onoga što gravitacijski detektori valova poput suradnje LIGO i Djevica mogu učiniti sada kada su ušli u napredne faze i međusobno surađivali.
I Advanced LIGO i Advanced Virgo su detektori gravitacijskog vala druge generacije koji su preuzeli od prethodnih. Objekti LIGO, koji su zamišljeni, izgrađeni i kojima upravljaju Caltech i MIT, prikupljali su podatke bezuspješno između 2002. i 2010. Međutim, od rujna 2015. godine Advanced LIGO je započeo s mrežom i započeo s provođenjem dva promatranja vožnje - O1 i O2.
U međuvremenu, originalni detektor Djevica obavio je promatranja između 2003. i listopada 2011., još jednom bez uspjeha. Do veljače 2017. započela je integracija Naprednog Deviginog detektora, a instrumenti su postali online do sljedećeg travnja. U 2007. godini, Djevica i LIGO također su udružili kako bi zajednički analizirali podatke koje su zabilježili njihovi detektori.
U kolovozu 2017. Detektor Device pridružio se pokretanju O2, a prvo istodobno otkrivanje dogodilo se 14. kolovoza, a podatke su prikupila sva tri instrumenta LIGO i Djevica. Kao što je rekao glasnogovornik LSC-a David Shoemaker - istraživač s Massachusetts Institute of Technology (MIT), ovo je otkriće samo prvi od mnogih očekivanih događaja.
"Ovo je tek početak opažanja s mrežom koju su omogućile Djevica i LIGO koji rade zajedno", rekao je. "Sljedećim promatranjem koje ćemo planirati za jesen 2018. godine, takve detekcije možemo očekivati tjedno ili čak i češće."
To ne samo da će značiti da znanstvenici imaju bolji snimak u otkrivanju budućih događaja, već će ih moći precizno prepoznati i sa daleko većom točnošću. Zapravo, očekuje se da će prijelaz s mreže s dva detektora povećati vjerojatnost da se izvor GW170814 precizno utvrdi 20. tvornica. Područje neba za GW170814 je samo 60 kvadratnih stupnjeva - više od 10 puta manje od samo s podacima iz LIGO interferometra.
Osim toga, točnost s kojom se mjeri udaljenost do izvora također je imala koristi od ovog partnerstva. Kako je objasnila Laura Cadonati, profesorica Georgia Tech i zamjenica glasnogovornice LSC-a:
„Ova povećana preciznost omogućit će cijeloj astrofizičkoj zajednici da na kraju učini još uzbudljivijim otkrićima, uključujući i promatranje više poruka. Manje područje pretraživanja omogućuje praćenje teleskopima i satelitima za kozmičke događaje koji proizvode gravitacijske valove i emisiju svjetlosti, poput sudara neutronskih zvijezda. "
Na kraju, uvođenje više detektora u gravitacijsku valnu mrežu omogućit će i detaljniji test Einsteinove teorije opće relativnosti. Caltechov David H. Reitze, izvršni direktor LIGO laboratorija, također je pohvalio novo partnerstvo i ono što će ono omogućiti.
"S ovim prvim zajedničkim otkrivanjem naprednih LIGO i Deviških detektora napravili smo korak dalje u kosmotu gravitacijskog vala", rekao je. "Djevica donosi snažnu novu sposobnost otkrivanja i boljeg lociranja izvora gravitacijskog vala, koji će nesumnjivo dovesti do uzbudljivih i nepredviđenih rezultata u budućnosti."
Proučavanje gravitacijskih valova svjedoči o rastućoj sposobnosti svjetskih znanstvenih timova i znanosti interferometrije. Desetljećima je postojanje gravitacijskih valova bilo samo teorija; a prijelazom stoljeća svi pokušaji njihovog otkrivanja nisu urodili plodom. No, u samo posljednjih osamnaest mjeseci obavljeno je višestruko otkrivanje, a očekuje se još nekoliko desetaka u narednim godinama.
Štoviše, zahvaljujući novoj globalnoj mreži i poboljšanim instrumentima i metodama, ovi događaji sigurno nam govore o našem Svemiru i fizici koja njime upravlja.
