Forskere opdager en anden runde af gravitationsbølger

Verden blev bedøvet, da videnskabsfolk ved Laser Gravitational-Wave Observatory (LIGO) meddelte i februar, at de endelig havde opdaget gravitationsbølger og løste en århundredig undersøgelse, der begyndte med Albert Einstein.

Nå, hold fast på dine butter - LIGO superstjernerne har gjort det igen. Flere måneder efter at de havde foretaget målingerne af de første gravitationsbølgesignaler, lykkedes det LIGOs instrumenter at opdage gravitationsbølger en anden gang - igen et resultat af et par sorte huller, der styrtede ind i hinanden - denne sidste jul. Resultaterne offentliggøres i seneste nummer af Fysiske Review Letters.

På en pressekonference, der blev afholdt af det amerikanske astronomiske samfund i San Diego i dag, roste Gabriela González, LIGO's videnskabelige samarbejde (LSC) -talende, glædeligt over LIGOs detektors evne til at løbe op svage signaler. "På trods af at disse er så små, opdagede disse LIGO-instrumenter på jorden meget tydeligt disse gravitationsbølger," sagde hun. "Med dette kan vi nu fortælle dig, at æra med gravitationsbølge-astronomi lige er begyndt."

Andre LIGO-forskere gentog González glæde - og overraskelse - at have opdaget et andet par binære sorte huller inden for et år.

"Jeg ville aldrig have gættet, at vi ville være så heldige at have ikke kun én, men to endelige binære sorte huller detekteringer inden for de første par måneder af observationer," sagde Chad Hanna, en astrofysiker ved Penn State University tilknyttet LIGO, i en PSU pressemeddelelse.

Gravitationsbølger omtales ofte som krusninger i rumtid forårsaget af tilstedeværelsen af ​​masse. De gør ikke nødvendigvis gøre noget, men de er en vigtig indikator for, at tyngdekraften, eksisterer. Gravitationsbølger bærer i det væsentlige information om tyngdekraftenes natur, hvorfor og hvor større masser pålægger gravitationseffekter på mindre masser og mere.

December-signalet var resultatet af et par sorte huller fjorten og otte gange solens masse henholdsvis kolliderer ind i hinanden for at danne et enkelt massivt sort hul ca. 21 gange solens masse hele det sker 1,4 mia. år siden. Det er en væsentlig mindre begivenhed end den første black hole fusion, der blev observeret i september - bestående af et par sorte huller 29 og 36 gange mere massive end solen, og udstød mere energi end alle universets stjerner sat sammen - men det er ikke en negativ overhovedet.

Faktisk er en temmelig opmuntrende udvikling at observere gravitationsbølger frembragt af en svagere himmelsk begivenhed. Hvis forskere håber at studere tyngdebølger mere dybtgående, vil de gerne lave så mange målinger som muligt fra alle slags kosmiske fænomener. For LIGOs instrumenter til at afhente noget mindre massivt er et stærkt fremskridt.

Det er meget vigtigt, at disse sorte huller var meget mindre massive end dem, der blev observeret ved den første detektion, sagde González i en pressemeddelelse udstedt af MIT. "På grund af deres lettere masse sammenlignet med den første detektion, brugte de mere tid - ca. et sekund - i detektors følsomme bånd. Det er en lovende begyndelse at kortlægge befolkningen af ​​sorte huller i vores univers."

På AAS-konferencen bekræftede David Reitze, administrerende direktør for LIGO-projektet, planer om at øge følsomheden af ​​detektorer med 15-25 procent inden næste løb i efteråret. "Fremtiden kommer til at være fuld af binære black hole fusioner for LIGO," sagde han. "Vi vil se meget mere af disse." Han antydede også på LIGOs søgning efter andre begivenheder end binære black hole fusioner; Kollisionen af ​​binære neutronstjerner, sagde han, kunne også snart opdages.

Resultaterne tyder også på, at black hole fusioner er meget mere almindelige end forskere oprindeligt troede.

Gravitationsbølger er ultra svært at måle på grund af hvor svage de er. Forskere måler gravitationsbølger gennem et instrument kendt som et interferometer, som i det væsentlige frembringer en specialiseret laser, der løber over meget store afstande, der er følsom nok til at detektere tilstedeværelsen af ​​disse signaler, der bevæger sig igennem.

LIGO bruger to forskellige interferometre (en i Livingston, Louisiana og en i Hanford, Washington) som en måde at både måle bølgerne og kontrollere, at signalet er en gravitationsbølge og ikke kun en aberration forårsaget af lokal geologisk bevægelse eller andre faktorer.

Selvom LIGO har været i drift siden 2002, er grunden til, at vi faktisk finder tyngdekraftbølger, takket være en større opgradering af begge interferometre (plus det italienske Virgo-interferometer), der blev gennemgået sidste år. Faktisk blev de første signaler fundet nogle dage efter opgraderingerne var færdige. Det er overflødigt at sige, at disse renoveringer altid overskrider forventningerne.

Beskrive LIGOs fremtidige projekter diskuterede Reitze planer om at opbygge en anden detektor i Indien. "Forhåbentlig vil vi have fem detektorer på vej ind i det næste årti," sagde han og henviste også til detektorerne Hanford og Livingston, Italiens jomfru og KAGRA, som i øjeblikket er under opførelse i Japan. det er håbet at have flere detektorer vil gøre det muligt for forskere ikke kun at feje et større skum af himlen for gravitationsbølgehændelser, men også bedre lokalisere dem, i en proces svarende til triangulering.

De nye resultater er ikke blot et ekstra datasæt til det nu voksende katalog over gravitationsbølge data. Forskere forventer at udnytte tallene som led i en indsats for at danne forudsigelser om, hvilke typer hændelser der vil producere målbare tyngdebølger, hvor disse begivenheder er opstået, og hvornår man kan forvente, at disse gravitationsbølger kommer til jorden.

"Vi vil bestemt se mange flere sorte huller, forhåbentlig binære neutroner, og hvis vi er heldige, en supernova," sagde Reitze på AAS-konferencen. "Gravitationsbølge astronomi er reel. Var her."