I februar 2016 kunngjorde forskere ved Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) den første deteksjonen av gravitasjonsbølger (GWs). Siden den gang er flere hendelser blitt oppdaget, noe som gir innsikt i et kosmisk fenomen som ble forutsagt for over et århundre siden av Einsteins teori om generell relativitet.
For litt over et år siden ble LIGO tatt offline, slik at det kunne gjøres oppgraderinger til instrumentene, noe som muliggjør at deteksjoner kan skje "ukentlig eller enda oftere." Etter å ha fullført oppgraderingene 1. april gikk observatoriet tilbake på nettet og utførte som forventet, og oppdaget to sannsynlige gravitasjonsbølgebegivenheter i løpet av to uker.
LIGO kunngjorde den første av de to nye GW-arrangementene 8. april, som ble fulgt av en annen kunngjøring 12. april. Signalene ble oppdaget takket være samarbeidet med tre anlegg mellom LIGO og Virgo Observatory i Italia, og begge antas å ha vært et resultat av et par sorte hull som fusjonerte.
Takket være oppgraderinger gjort til både LIGO og Virgo, har dette vitenskapelige samarbeidet klart å øke følsomheten til instrumentene sine med omtrent 40%. For deres tredje observasjonsløp (kalt O3), hadde det astronomiske samfunnet også godt av et nytt offentlig varslingssystem, der LIGO-teamet sender ut varsler i det øyeblikket deteksjoner blir gjort, slik at observatorier over hele verden kan rette teleskopene sine mot kilden.
Ved å observere kilden i forskjellige bølgelengder (optisk, røntgen, ultrafiolett, radio osv.), Håper forskere å lære mer om hva som forårsaker GW-hendelser og om dynamikken bak dem. For disse siste oppdagelsene spilte et team av forskere fra Penn State University - ledet av Chad Hanna, en førsteamanuensis i fysikk, astronomi og astrofysikk - en viktig rolle.
Som Cody Messick, en doktorgradsstudent i fysikk ved Penn State og medlem av LIGO-teamet, forklarte:
“Penn State er en del av et lite team av LIGO-forskere som analyserer dataene i nesten sanntid. Vi sammenligner stadig dataene med hundretusener av forskjellige tyngdekraftsbølger og laster opp viktige kandidater til en database så snart som mulig. Selv om det er flere forskjellige lag som alle utfører lignende analyser, lastet analysen av Penn State-teamet opp kandidatene som ble offentliggjort for begge disse påvisningene. "
I løpet av de siste ni månedene har Messick vært ansvarlig for å sikre at nyopplastede GW-kandidater inneholder informasjon fra alle detektorer som kjører på deteksjonstidspunktet. Dette hjelper astronomer med å lokalisere signaler ved å begrense det forutsagte himmelområdet som signalet er antatt å komme fra.
LIGO offentlige varsler inkluderer også et himmelskart som viser den mulige plasseringen av kilden på himmelen, tidspunktet for hendelsen og hva slags hendelse det antas å være. LIGO har også sagt at i fremtiden vil kunngjøringer om kandidatarrangementer bli fulgt av mer detaljert informasjon når de har hatt en sjanse til å veterinere og studere dem på riktig måte.
Som Ryan Magee, en doktorgradsstudent i fysikk ved Penn State og medlem av LIGO-teamet, sa det:
“Dette er nær deteksjoner i sanntid av gravitasjonsbølger produsert fra to sannsynlige sorte hull som kolliderer. Vi oppdaget det første signalet innen omtrent 20 sekunder etter ankomst til jorden. Vi kan sette opp automatiske varsler for å få telefonsamtaler og tekster når en betydelig kandidat blir identifisert. Jeg trodde at jeg fikk en spam-telefonsamtale med det første! ”
Så langt har astronomer utledet at GW-hendelser kan være et resultat av binære sorte hullssammenslåinger, en fusjon mellom et svart hull og en nøytronstjerne, eller en binær nøytronstjernesammenslåing. Hver av disse hendelsene produserer gravitasjonsbølger med veldig forskjellige signaler, som lar astronomer bestemme årsaken.
I dette tilfellet antas hendelsene å være et resultat av binære sorte hullssammenslåinger, som vil bli testet med oppfølgingsobservasjoner i løpet av de kommende ukene og månedene. Surabhi Sachdev, en stipendiat i Eberly postdoktor i fysikk ved Penn State og medlem av LIGO-teamet, forklarte viktigheten av disse siste hendelsene:
“Dette er den første LIGO-observasjonen som ble offentliggjort med en gang på en automatisert måte. Dette er den nye LIGO-politikken som starter med dette observasjonsløpet. Hendelser blir øyeblikkelig offentliggjort automatisk. Etter menneskelig kontroll, utstedes en bekreftelse eller tilbaketrekning i løpet av timer. "
Med den økte følsomheten til deres detektorer, håper LIGO-teamet å ikke bare gjøre flere deteksjoner, men oppdage et større utvalg av signaler. Så langt er hendelser blitt påvist som var et resultat av sammenslåinger mellom to sorte hull eller nøytronstjerner. Håpet er at teamet i nærmeste fremtid kan oppdage et signal produsert ved sammenslåing av et svart hull og en nøytronstjerne.
Uansett hvilken form de neste hendelsene tar, kan du forvente at vi får høre om det! Publikum kan følge med på offentlige varsler på https://gracedb.ligo.org/latest/, eller du kan laste ned varsel-appen på Gravitational Wave Events iPhone App.
