Prvo otkrivanje gravitacijskih valova u svijetu (koje se dogodilo u rujnu 2015.) pokrenulo je revoluciju u astronomiji. Ovaj događaj ne samo da je potvrdio teoriju koju je Einsteinova teorija opće relativnosti predviđala stoljeće prije, već je i pokrenuo novo razdoblje u kojem je spajanje udaljenih crnih rupa, supernova i neutronskih zvijezda moglo biti proučeno ispitivanjem njihovih valova koji nastaju.
Osim toga, znanstvenici su teoretizirali da bi spajanja crnih rupa zapravo mogla biti puno češća nego što se prije mislilo. Prema novoj studiji koju je proveo par istraživača sa Sveučilišta Monash, ta spajanja se događaju svakih nekoliko minuta. Slušajući pozadinsku buku Svemira, oni tvrde, mogli bismo pronaći dokaze o tisućama dosad neotkrivenih događaja.
Njihova studija pod nazivom "Optimalna potraga za astrofizičkom pozadinom gravitacijskog vala" nedavno se pojavila u časopisu Fizički pregled X, Studiju su proveli Rory Smith i Eric Thrane, viši predavač i znanstveni novak na Sveučilištu Monash. Oba istraživača su također članovi ARC-ovog centra izvrsnosti za otkrivanje gravitacijskih valova (OzGrav).
Kako navode u svojoj studiji, svakih 2 do 10 minuta par crnih rupa zvjezdane mase stapa se negdje u Svemiru. Mali je dio njih dovoljno velik da rezultirajući događaj gravitacijskog vala može biti otkriven naprednim instrumentima poput Laser Interferometer Gravitacijski valni opservatorij i zvjezdarnica. Ostalo, međutim, doprinosi nekakvoj stohastičkoj pozadinskoj buci.
Mjereći ovu buku, znanstvenici će moći mnogo više proučavati način događaja i naučiti mnogo više o gravitacijskim valovima. Kao što je dr. Thrane objasnio u izjavi za novinare Sveučilišta Monash:
„Mjerenje pozadine gravitacijskog vala omogućit će nam proučavanje populacija crnih rupa na velikim daljinama. Jednog dana ova nam tehnika može omogućiti da vidimo gravitacijske valove iz Velikog praska, skrivene iza gravitacijskih valova iz crnih rupa i neutronskih zvijezda. "
Drs Smith i Thrane nisu amateri kada je u pitanju proučavanje gravitacijskih valova. Prošle godine obojica su bila uključena u veliki proboj gdje su istraživači iz LIGO Scientific Collaboration (LSC) i suradnje Virgo izmjerili gravitacijske valove iz para spajajućih neutronskih zvijezda. Ovo je prvi put da je spajanje neutronskih zvijezda (aka. Kilonova) opaženo i u gravitacijskim valovima i u vidljivoj svjetlosti.
Par je također bio dio naprednog LIGO tima koji je prvi put otkrio gravitacijske valove u rujnu 2015. Do danas je šest potvrđenih događaja gravitacijskog vala potvrđeno suradnjom LIGO i Djevice. Ali prema riječima Drsa Thranea i Smitha, moglo bi se dogoditi čak 100.000 događaja svake godine što ovi detektori jednostavno nisu opremljeni za rukovanje.
Ti se valovi spajaju u stvaranju pozadine gravitacijskog vala; i dok su pojedinačni događaji previše suptilni da bi ih se moglo otkriti, istraživači već godinama pokušavaju razviti metodu za otkrivanje opće buke. Oslanjajući se na kombinaciju računalnih simulacija slabih crnih rupa signala i mase podataka s poznatih događaja, doktor. Thrane i Smith tvrde da su upravo to učinili.
Iz toga su para uspjeli proizvesti signal unutar simuliranih podataka za koje vjeruju da su dokaz spajanja crnih rupa. Gledajući unaprijed, Drs Thrane i Smith nadaju se da će svoju novu metodu primijeniti na stvarne podatke, a optimistični su da će to dati rezultate. Istraživači će također imati pristup novom superračunalu OzSTAR, koje je instalirano prošlog mjeseca na Sveučilištu Tehnologija u Swinburnu kako bi znanstvenicima pomoglo da traže gravitacijske valove u LIGO podacima.
Ovo se računalo razlikuje od onih koje koristi LIGO zajednica, a uključuju superračunala u CalTech i MIT. Umjesto da se oslanjaju na tradicionalnije središnje procesne jedinice (CPU), OzGrav koristi grafičke procesorske jedinice - koje za neke aplikacije mogu biti stotine puta brže. Prema profesoru Matthewu Bailesu, direktoru superračunala OzGRav:
"To je 125.000 puta snažnije od prvog superračunala koji sam izgradio u instituciji 1998. godine ... Koristeći snagu GPU-a, OzStar ima potencijal napraviti velika otkrića u gravitacijskoj valnoj astronomiji."
Ono što je posebno utjecalo na proučavanje gravitacijskih valova jest kako je tako brzo napredovao. Od početnog otkrivanja 2015. godine, znanstvenici iz Advanced LIGO-a i Djevice sada su potvrdili šest različitih događaja i predviđaju otkrivanje još mnogih. Povrh svega, astrofizičari čak pronalaze načine kako koristiti gravitacijske valove kako bi naučili više o astronomskim pojavama koje ih uzrokuju.
Sve je to bilo moguće zahvaljujući poboljšanjima instrumentacije i rastućoj suradnji između opservatorija. A s više sofisticiranih metoda dizajniranih za prosijavanje arhivskih podataka radi dodatnih signala i buke u pozadini, mi smo stariji da naučimo mnogo više o toj misterioznoj kozmičkoj sili.
