Forskere oppdager en annen runde med gravitasjonsbølger

Verden ble bedøvet da forskere ved Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) kunngjorde i februar, hadde de endelig oppdaget gravitasjonsbølger, og løste en århundres gammel undersøkelse som begynte med Albert Einstein.

Vel, vær så snill mot deg - LIGO superstjernene har gjort det igjen. Flere måneder etter at de hadde gjort målinger av de første gravitasjonsbølgesignalene, klarte LIGOs instrumenter å oppdage gravitasjonsbølger en gang til - igjen et resultat av et par svarte hull som krasjet i hverandre - denne siste julen. Resultatene er publisert i siste nummer av Fysisk gjennomgangstavler.

På en pressekonferanse som ble holdt av det amerikanske astronomiske samfunn i San Diego i dag, roste Gabriela González, LIGOs vitenskapelige samarbeidspartner (LSC), opp spissen for LIGOs detektors evne til å løse opp svake signaler. "Til tross for at disse var så små, oppdaget disse LIGO-instrumentene på jorden veldig tydelig disse gravitasjonsbølgene," sa hun. "Med dette kan vi fortelle deg nå, æra av gravitasjonsbølge astronomi er nettopp begynt."

Andre LIGO-forskere ekko Gonzálezs glede - og overraskelse - ved å ha oppdaget et annet par binære sorte hull innen ett år.

"Jeg ville aldri ha gjettet at vi ville være så heldige å ha, ikke bare en, men to endelige binære svarthullsdetekteringer innenfor de første månedene av observasjonene," sa Chad Hanna, en astrofysiker ved Penn State University tilknyttet LIGO, i en PSU-pressemelding.

Gravitasjonsbølger er ofte referert til som krusninger i tidsrom forårsaket av massens tilstedeværelse. De trenger ikke nødvendigvis gjøre noe, men de er en viktig indikator på at tyngdekraften, vel, finnes. Gravitasjonsbølger bærer i hovedsak informasjon om tyngdekrafts natur, hvorfor og hvor større masser påfører gravitasjonseffekter på mindre masser og mer.

Desember-signalet var resultatet av et par svarte hull fjorten og åtte ganger solens masse henholdsvis kolliderer inn i hverandre for å danne et eneste massivt svart hull omtrent 21 ganger solens masse, alt skjer 1,4 milliarder År siden. Det er en betydelig mindre hendelse enn den første svarte hullfusjonen som ble observert i september - bestående av et par svarte hull 29 og 36 ganger mer massive enn solen, og utstråler mer energi enn alle universets stjerner satt sammen - men det er ikke en negativ i det hele tatt.

Faktisk er det en ganske oppmuntrende utvikling å observere gravitasjonsbølger som er produsert av en svakere himmelsk begivenhet. Hvis forskere håper å studere gravitasjonsbølger mer i dybden, vil de ønske å gjøre så mange målinger som mulig, fra alle slags kosmiske fenomener. For LIGOs instrumenter for å hente på noe mindre massivt er et kraftig skritt fremover.

Det er svært viktig at disse svarte hullene var mye mindre massive enn de som ble observert i den første deteksjonen, sa González i en pressemelding utstedt av MIT. "På grunn av deres lettere masse sammenlignet med den første deteksjonen, brukte de mer tid - omtrent et sekund - i detektorens følsomme bånd. Det er en lovende start å kartlegge populasjonene av sorte hull i vårt univers."

På AAS-konferansen bekreftet David Reitze, administrerende direktør for LIGO-prosjektet, planer om å øke følsomheten til detektorer med 15-25 prosent før neste løp i høst. "Fremtiden kommer til å være full av binære black hole fusjoner for LIGO," sa han. "Vi skal se mye mer av disse." Han hintet også på LIGOs søk etter andre hendelser enn binære black hole fusjoner; Kollisjonen av binære neutronstjerner, sa han, kunne også snart oppdages.

Resultatene tyder også på at black hole fusjoner er mye mer vanlige enn forskere trodde.

Gravitasjonsbølger er ultra vanskelig å måle på grunn av hvor svake de er. Forskere måler gravitasjonsbølger gjennom et instrument kjent som et interferometer, som i hovedsak produserer en spesialisert laser som strekker seg over svært store avstander som er følsom nok til å oppdage tilstedeværelsen av disse signalene som beveger seg gjennom.

LIGO bruker to forskjellige interferometre (en i Livingston, Louisiana og en i Hanford, Washington) som en måte å både måle bølgene og verifisere at signalet er en gravitasjonsbølge og ikke bare en aberrasjon forårsaket av lokal geologisk bevegelse eller andre faktorer.

Selv om LIGO har vært i drift siden 2002, er årsaken til at vi begynner å finne tyngdekraftbølger, en stor oppgradering av begge interferometre (pluss det italienske Jomfru interferometeret) som ble gjennomgått i fjor. Faktisk ble de første signalene funnet bare dager etter at oppgraderingene var ferdige. Unødvendig å si, de renoveringene overgår alltid forventningene.

Beskrive LIGOs fremtidige prosjekter, Reitze diskuterte planer om å bygge en annen detektor i India. "Forhåpentligvis vil vi ha fem detektorer som går inn i det neste tiåret," sa han og refererte også til detektorene i Hanford og Livingston, Italiens jomfru og KAGRA, som for tiden er under bygging i Japan. Det er håpet at å ha flere detektorer vil tillate forskere å ikke bare feie en større skive av himmelen for gravitasjonsbølgehendelser, men også bedre Lokaliser dem, i en prosess som ligner triangulering.

De nye funnene er ikke bare et ekstra datasett til den nå voksende katalogen av gravitasjonsbølgedata. Forskere forventer å utnytte tallene som en del av et forsøk på å danne spådommer om hvilke typer hendelser som vil produsere målbare gravitasjonsbølger, hvor disse hendelsene har skjedd, og når man skal forvente at de gravitasjonsbølgene skal komme til jorden.

"Vi kommer sikkert til å se mange flere svarte hull, forhåpentligvis binære nøytroner, og hvis vi er heldige, en supernova," sa Reitze på AAS-konferansen. "Gravitasjonsbølge astronomi er ekte. Var her."