Den første nogensinde afsløring af gravitationsbølger (der fandt sted i september 2015) udløste en revolution inden for astronomi. Ikke kun bekræftede denne begivenhed en teori, der var forudsagt af Einsteins teori om generel relativitet et århundrede før, den indledte også en ny æra, hvor fusionerne af fjerne sorte huller, supernovaer og neutronstjerner kunne studeres ved at undersøge deres resulterende bølger.
Derudover har forskere teoretiseret, at fusioner i sort hul faktisk kunne være meget mere almindelige end tidligere antaget. Ifølge en ny undersøgelse foretaget af par forskere fra Monash University, sker disse fusioner en gang hvert par minutter. Ved at lytte til universets baggrundsstøj, hævder de, kunne vi finde bevis på tusinder af tidligere uopdagede begivenheder.
Deres undersøgelse med titlen "Optimal søgning efter en astrofysisk gravitationsbølgebakgrund" blev for nylig vist i tidsskriftet Fysisk gennemgang X. Undersøgelsen blev udført af henholdsvis Rory Smith og Eric Thrane, en universitetslektor og en forsker ved Monash University. Begge forskere er også medlemmer af ARC Center of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav).
Som de siger i deres undersøgelse, smelter et par sorte huller i stjernemasse hvert sted i universet hvert 2. til 10. minut. En lille brøkdel af disse er store nok til, at den resulterende gravitationsbølgebegivenhed kan detekteres af avancerede instrumenter som Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory og Jomfruobservatorium. Resten bidrager imidlertid til en slags stokastisk baggrundsstøj.
Ved at måle denne støj kan forskere muligvis studere meget mere i vejen for begivenheder og lære meget mere om gravitationsbølger. Som dr. Thrane forklarede i en pressemeddelelse fra Monash University:
”Måling af gravitationsbølgebaggrunden giver os mulighed for at studere populationer af sorte huller i store afstande. På en dag kan teknikken muligvis se gravitationsbølger fra Big Bang, skjult bag tyngdekraftsbølger fra sorte huller og neutronstjerner. ”
Drs Smith og Thrane er ingen amatører, når det kommer til studiet af gravitationsbølger. Sidste år var de begge involveret i et stort gennembrud, hvor forskere fra LIGO Scientific Collaboration (LSC) og Virgo Collaboration målte gravitationsbølger fra et par fusionerende neutronstjerner. Dette var første gang, at der blev observeret en neutronstjernefusion (også kaldet en kilonova) i både tyngdekraftsbølger og synligt lys.
Parret var også en del af det avancerede LIGO-team, der foretog den første detektering af gravitationsbølger i september 2015. Til dato er seks bekræftede gravitationsbølgebegivenheder blevet bekræftet af LIGO og Virgo Collaborations. Men ifølge dr. Thrane og Smith kunne der være så mange som 100.000 begivenheder, der hvert år sker, at disse detektorer simpelthen ikke er udstyret til at håndtere.
Disse bølger er det, der mødes for at skabe en gravitationsbølgebakgrund; og selvom de enkelte begivenheder er for subtile til at blive opdaget, har forskere forsøgt at udvikle en metode til at opdage den generelle støj i årevis. Drs., Der stoler på en kombination af computersimuleringer af svage sorte hulsignaler og masser af data fra kendte begivenheder. Thrane og Smith hævder at have gjort netop det.
Fra dette var parret i stand til at producere et signal inden for de simulerede data, som de mener er bevis på svage fusioner i sort hul. Når vi ser fremad, håber dr. Thrane og Smith at anvende deres nye metode til reelle data, og er optimistiske, at det vil give resultater. Forskerne vil også have adgang til den nye OzSTAR-supercomputer, som blev installeret i sidste måned på Swinburne University of Technology for at hjælpe forskere med at se efter tyngdekraftsbølger i LIGO-data.
Denne computer er forskellig fra dem, der bruges af LIGO-samfundet, som inkluderer supercomputere på CalTech og MIT. I stedet for at stole på mere traditionelle centrale behandlingsenheder (CPU'er) bruger OzGrav grafiske processorenheder - som kan være hundreder af gange hurtigere til nogle applikationer. Ifølge professor Matthew Bailes, direktøren for OzGRav supercomputer:
"Det er 125.000 gange mere magtfuldt end den første supercomputer, som jeg byggede på institutionen i 1998 ... Ved at udnytte GPU'ernes magt har OzStar potentiale til at gøre store opdagelser inden for gravitationsbølgerastronomi."
Det, der har været særligt imponerende ved undersøgelsen af tyngdekraftsbølger, er, hvordan det er sket så hurtigt. Fra den første afsløring i 2015 har forskere fra Advanced LIGO og Virgo nu bekræftet seks forskellige begivenheder og forventer at opdage mange flere. Dertil kommer astrofysikere endda med måder at bruge tyngdekraftsbølger til at lære mere om de astronomiske fænomener, der forårsager dem.
Alt dette blev muliggjort takket være forbedringer i instrumentering og voksende samarbejde mellem observatorier. Og med mere sofistikerede metoder, der er designet til at sile gennem arkivdata for yderligere signaler og baggrundsstøj, lærer vi meget mere om denne mystiske kosmiske kraft.
