Znanstvenici u opservatoriju gravitacijskog vala Laser Interferometer (LIGO) 11. studenog 2016. godine ušli su u povijest kada su najavili prvo otkrivanje gravitacijskih valova (GW). Od tog vremena dogodilo se višestruko otkrivanje i znanstvena suradnja između opservatorija - poput Napredne LIGO i Napredne Djevice - omogućavaju neviđenu razinu osjetljivosti i razmjenu podataka.
Prethodno je potvrđeno sedam takvih događaja, od kojih je šest uzrokovano spajanjem binarnih crnih rupa (BBH), a jedan spajanjem binarne neutronske zvijezde. No u subotu, 1. prosinca, tim znanstvenika, LIGO Scientific Collaboration (LSC) i Suradnja s djevicama, predstavili su nove rezultate koji su pokazali otkriće još četiri događaja gravitacijskog vala. Time se ukupni broj događaja GW-a otkrivenih u posljednje tri godine iznosi jedanaest.
Prezentacija, naslovljena „Binarna svojstva populacije u crnoj rupi u odnosu na prvo i drugo razdoblje promatranja naprednog LIGO-a i napredne Djevice“, održana je tijekom radionice fizike i astronomije gravitacijskog vala 2018. (GWPAW) - koja se održavala od 1. prosinca do prosinca 4. četvrto na Sveučilištu Maryland.
Domaćin zajedničkog svemirskog znanstvenog instituta (JSI), partnerstva između Sveučilišta Maryland i NASA-inog centra za svemirske letove Goddard, ovaj godišnji događaj okuplja znanstvenike i istraživače iz cijelog svijeta kako bi razgovarali o trenutnim i budućim pitanjima vezanim za otkrivanje i proučavanje gravitacijskih valova.
Tijekom prezentacije, Michael Pürrer - stariji znanstvenik u odjelu za astrofizičku i kozmološku relativnost u AEI Potsdam - predstavio je u subotu u GWPAW-u rezultate znanstvenog kataloga u ime znanstvene suradnje i suradnje s djevicama LIGO. Oni uključuju sedam prethodno otkrivenih događaja i četiri nedavna otkrivanja. Kako je rekao tijekom prezentacije:
„U ovom smo katalogu detaljno analizirali svih 11 detekcija gravitacijskog vala u O1 i O2. Oslanjamo se na najsuvremenije modele gravitacijskog oblika vala koji se emitiraju iz ovih kataklizmičkih događaja da bi se zaključilo masu, zavrti i plimne deformabilnosti binarnih sustava. Ponosan sam što sam bio dio ovog izuzetnog napora u suradnji s LIGO-om i suradnjom s djevicama. "
Novi događaji, koji su svi bili rezultat spajanja BBH, označeni su sa GW170729, GW170809, GW170818 i GW170823 na temelju datuma na koji su detektirani. Sva četvorica otkrivena su tijekom drugog promatračkog ciklusa (O2) suradnje LIGO i VIRGO koji je trajao od 30. studenog 2016. do 25. kolovoza 2017. godine.
Alessandra Buonanno, direktor odjeljenja za astrofizičku i kozmološku relativnost na AEI-Potsdamu i profesor College Park-a na Sveučilištu Maryland, bio je glavni doprinos ovim nedavnim nalazima. Kao što je navela u nedavnom priopćenju za AEI:
„Vrhunski modeli valnih oblika, napredna obrada podataka i bolja kalibracija instrumenata omogućili su nam preciznije zaključivanje astrofizičkih parametara ranije najavljenih događaja. Radujem se sljedećem promatranju u proljeće 2019., gdje očekujemo da ćemo otkriti više od dva spajanja crnih rupa prikupljenih podataka mjesečno! "
Prema rezultatima tima, promatrani BBH obuhvaćaju širok raspon komponentnih masa, od 7,6 do 50,6 solarne mase. Također su otkrili da je u dva BBH-a (GW151226 i GW170729) vrlo vjerojatno da se barem jedna od crnih rupa vrti. Ali najvažnije od svega, nove su detekcije postavile dva nova rekorda u studiji GW-a.
Na primjer, događaj poznat kao GW170818 smješten je na nebu s preciznom preciznošću na sjevernoj nebeskoj hemisferi opazovalištima LIGO i Djevica. U stvari, identificiran je s preciznošću od 39 četvornih stupnjeva (195 puta veća od prividne veličine punog mjeseca), što ga čini najbolje lokaliziranim BBH-om do danas.
Uz to, događaj poznat kao GW170729 bio je najmasovniji i najudaljeniji izvor gravitacijskog vala do sada. Pored uključivanja para crnih rupa koji su imali zajedničku masu više od 50 puta veću od Sunca, spajanje se dogodilo prije 5 milijardi godina i pustilo je ekvivalent gotovo pet solarnih masa u obliku gravitacijskog zračenja.
Gledajući unaprijed, tim se nada da će napraviti više otkrića tijekom trećeg promatračkog ciklusa (O3) Naprednih LIGO-a i Djevica, koji bi trebao započeti početkom 2019. Ova vožnja će imati koristi od daljnjih nadogradnji osjetljivosti na LIGO i Djevicu, kao i na uključivanje promatrača Kamioka gravitacijskog vala (KAGRA) u Japanu (moguće pred kraj O3).
Kao Karsten Danzmann, direktor odjeljenja za lasersku interferometriju i gravitacijsku gravitacijsku val u AEI-Hannover, izrazila je:
"Sretan sam što su mnoge napredne tehnologije detektora razvijene na našem GEO600 detektoru pomogle da O2 bude toliko osjetljiv i da će u O3 druga tehnologija koja je uvedena u GEO600, stisnuta svjetlost, biti zaposlena u LIGO-u i Djevici."
Uz ove nadogradnje i dodavanje KAGRA-e, u narednim godinama se očekuju mnogi deseci GW događaja koji nastaju spajanjem binarnih sustava. Ovi najnoviji rezultati nude i daljnju validaciju instrumenata za promatranje LIGO i Djevica, kao i učinkovitost međunarodne suradnje koja stoji iza njih.
A otkrivanjem četiri dodatna GW događaja, broj studija slučaja iz kojih znanstvenici mogu izvući uvid je porastao za gotovo 50%. Na taj način moći će naučiti više o populaciji binarnih sustava koji uzrokuju događaje u GW-u, a da ne spominjemo brzinu kojom se događaju ove vrste spajanja.
Rezultati pretraga tima također su predstavljeni u dva rada koja su se nedavno pojavila na mreži. Prvi rad, „GWTC-1: Gravitacijski valni prolazni katalog kompaktnih binarnih spajanja koje su LIGO i Djevica promatrali tijekom prvog i drugog promatranja, predstavlja detaljan katalog svih detekcija gravitacijskih valova.
Drugi rad, „Binarna svojstva populacije u crnoj rupi nađena iz prvog i drugog promatračkog koraka naprednog LIGO-a i napredne Djevice“, opisuje karakteristike spajanja populacije crnih rupa. LIGO financira Nacionalna zaklada za znanost (NSF), a upravljaju Caltech i Massachusetts Institute of Technology (MIT).
