I februar 2016 annoncerede forskere ved Laser Interferometer Gravitations-Wave Observatory (LIGO) den første nogensinde påvisning af gravitationsbølger (GW'er). Siden da er der opdaget flere begivenheder, der giver indsigt i kosmiske fænomener, der blev forudsagt for over et århundrede siden af Einsteins teori om generel relativitet.
For lidt over et år siden blev LIGO taget offline, så der kunne foretages opgraderinger til dens instrumenter, hvilket gjorde det muligt for detektioner at finde sted "ugentligt eller endda oftere." Efter at have gennemført opgraderingerne den 1. april gik observatoriet tilbage online og udførte som forventet, og detekterede to sandsynlige tyngdekraftsbølger i løbet af to uger.
LIGO annoncerede den første af de to nye GW-begivenheder den 8. april, som blev efterfulgt af en anden meddelelse den 12. april. Signalerne blev opdaget takket være samarbejdet med tre faciliteter mellem LIGO og Jomfruobservatoriet i Italien, og begge antages at have været resultatet af et par sorte huller, der fusionerer.
Takket være opgraderinger foretaget til både LIGO og Virgo har dette videnskabelige samarbejde været i stand til at øge følsomheden af dets instrumenter med ca. 40%. Til deres tredje observationsløb (kaldet O3) drage fordel af det astronomiske samfund også et nyt offentligt alarmsystem, hvor LIGO-teamet udsender advarsler, i det øjeblik detekteringer foretages, så observatorier over hele verden kan pege deres teleskoper mod kilden.
Ved at observere kilden i forskellige bølgelængder (optisk, røntgen, ultraviolet, radio osv.) Håber forskere at lære mere om, hvad der forårsager GW-begivenheder og om dynamikken bag dem. For disse seneste opdagelser spillede et team af forskere fra Penn State University - ledet af Chad Hanna, lektor i fysik, astronomi og astrofysik - en vigtig rolle.
Som Cody Messick, en kandidatstuderende i fysik i Penn State og medlem af LIGO-teamet, forklarede:
”Penn State er en del af et lille team af LIGO-videnskabsfolk, der analyserer dataene i næsten realtid. Vi sammenligner konstant dataene med hundreder af tusinder af forskellige mulige tyngdekraftsbølger og uploader vigtige kandidater til en database så hurtigt som muligt. Selvom der er flere forskellige hold, der alle udfører lignende analyser, uploadede Penn State-teamet de kandidater, der blev offentliggjort for begge disse afsløringer. ”
I løbet af de sidste ni måneder har Messick været ansvarlig for at sikre, at nyligt uploadede GW-kandidater indeholder oplysninger fra alle detektorer, der kører på detektionstidspunktet. Dette hjælper astronomer med at lokalisere signaler ved at indsnævre det forudsagte himmelområde, som signalet forventes at komme fra.
LIGO offentlige alarmer inkluderer også et himmelkort, der viser den mulige placering af kilden i himlen, tidspunktet for begivenheden, og hvilken type begivenhed det antages at være. LIGO har også sagt, at meddelelser om kandidatbegivenheder i fremtiden vil blive fulgt af mere detaljerede oplysninger, når de har haft en chance for korrekt at dyrlægge og studere dem.
Som Ryan Magee, en kandidatstuderende i fysik i Penn State og medlem af LIGO-teamet, udtrykte det:
”Dette er nær realtidsregistreringer af tyngdekraftsbølger produceret fra to sandsynlige sorte huller, der kolliderer. Vi opdagede det første signal inden for ca. 20 sekunder efter dets ankomst til jorden. Vi kan indstille automatiske alarmer for at få telefonopkald og tekster, når der identificeres en betydelig kandidat. Jeg troede, at jeg først fik et spamopkald! ”
Indtil videre har astronomer udledt, at GW-begivenheder kan være resultatet af binære sorte hulfusioner, en fusion mellem et sort hul og en neutronstjerne eller en binær neutronstjernefusion. Hver af disse begivenheder producerer gravitationsbølger med meget forskellige signaler, som gør det muligt for astronomer at bestemme årsagen.
I dette tilfælde antages begivenhederne at være resultatet af binære sorte hulfusioner, som vil blive testet med opfølgende observationer i de kommende uger og måneder. Surabhi Sachdev, en Eberly postdoktorisk stipendiat i fysik i Penn State og medlem af LIGO-teamet, forklarede vigtigheden af disse seneste begivenheder:
”Dette er den første LIGO-observation, der blev offentliggjort med det samme på en automatiseret måde. Dette er den nye LIGO-politik, der starter med dette observationsløb. Begivenheder offentliggøres øjeblikkeligt automatisk. Efter menneskelig undersøgelse udstedes en bekræftelse eller tilbagetrækning inden for få timer. ”
Med den øgede følsomhed af deres detektorer håber LIGO-teamet ikke kun at foretage flere detektioner, men opdage en større række signaler. Indtil videre er der fundet begivenheder, der var resultatet af fusioner mellem to sorte huller eller neutronstjerner. Man håber, at holdet i den nærmeste fremtid kan registrere et signal, der er produceret ved fusionen af et sort hul og en neutronstjerne.
Uanset hvilken form de næste begivenheder tager, kan du forvente, at vi vil høre om det! Offentligheden kan holde styr på offentlige alarmer på https://gracedb.ligo.org/latest/, eller du kan downloade alarmsappen på Gravitational Wave Events iPhone App.
