Lynet har slått to ganger - kanskje tre ganger - og forskere fra Laser Interferometer Gravitasjonsbølgebe observatorium, eller LIGO, håper dette bare er begynnelsen på en ny æra med forståelse av vårt univers. Denne "lynet" kom i form av de unnvikende, vanskelig å oppdage gravitasjonsbølger, produsert av gigantiske hendelser, som et par sorte hull som kolliderte. Energien som frigjøres fra en slik hendelse forstyrrer selve stoffets rom og tid, omtrent som krusninger i et tjern. Dagens kunngjøring er det andre settet med gravitasjonsbølge-krusninger som er oppdaget av LIGO, etter den historiske første oppdagelsen som ble kunngjort i februar i år.
"Denne kollisjonen skjedde for 1,5 milliarder år siden," sa Gabriela Gonzalez fra Louisiana State University på en pressekonferanse for å kunngjøre den nye oppdagelsen, "og med dette kan vi fortelle deg hvor gravitasjonsbølgeastronomien har begynt."
LIGOs første påvisning av gravitasjonsbølger fra sammenslåing av svarte hull skjedde 14. september 2015, og det bekreftet en viktig prediksjon av Albert Einsteins generelle relativitetsteori fra 1915. Den andre deteksjonen skjedde 25. desember 2015, og ble registrert av begge de to tvillingelektorene.
Mens den første deteksjonen av gravitasjonsbølgene som ble sluppet ut av den voldsomme svart hullfusjonen, bare var en liten “kvitring” som bare varte en femtedel av et sekund, var denne andre deteksjonen mer en “whoop” som var synlig i et helt sekund i dataen. Hør i denne videoen:
"Dette er hva vi kaller gravitasjonsmusikken," sa González da hun spilte videoen på dagens pressekonferanse.
Mens gravitasjonsbølger ikke er lydbølger, konverterte forskerne gravitasjonsbølgens svingning og frekvens til en lydbølge med samme frekvens. Hvorfor var de to hendelsene så forskjellige?
Fra dataene konkluderte forskerne med at det andre settet med gravitasjonsbølger ble produsert i løpet av de siste øyeblikkene av sammenslåingen av to sorte hull som var 14 og 8 ganger solens masse, og kollisjonen ga et enkelt, mer massivt spinnende svart hull 21 ganger solens masse. Til sammenligning var de svarte hullene som ble oppdaget i september 2015 36 og 29 ganger solens masse, og smeltet sammen til et svart hull på 62 solmasser.
Forskerne sa at gravitasjonsbølgene med høyere frekvens fra de sorte hullene med lavere masse traff LIGO-detektorenes "søte flekk" av følsomhet.
"Det er veldig viktig at disse svarte hullene var mye mindre massive enn de som ble observert i den første deteksjonen," sa Gonzalez. "På grunn av de lettere massene deres sammenlignet med den første oppdagelsen, tilbrakte de mer tid - omtrent ett sekund - i detektorene som var følsomme. Det er en lovende start for å kartlegge populasjonene av sorte hull i universet vårt. ”
LIGO lar forskere studere universet på en ny måte ved å bruke tyngdekraft i stedet for lys. LIGO bruker lasere for å nøyaktig måle plasseringen av speil som er adskilt fra hverandre med 4 kilometer, omtrent 2,5 mil, på to steder som er over 3000 km fra hverandre, i Livingston, Louisiana og Hanford, Washington. Så, LIGO oppdager ikke kollisjonshendelsen med svart hull direkte, den oppdager strekk og komprimering av selve rommet. Deteksjonene så langt er et resultat av LIGOs evne til å måle forstyrrelsen av rommet med en nøyaktighet på 1 del i tusen milliarder milliarder kroner. Signalet fra den siste hendelsen, kalt GW151226, ble produsert ved at materie ble omdannet til energi, som bokstavelig talt rystet mellomrom som Jello.
LIGO-teammedlem Fulvio Ricci, fysiker ved Universitetet i Roma La Sapienzaa sa at det var en tredje “kandidat” -deteksjon av en hendelse i oktober, som Ricci sa at han foretrekker å kalle en “trigger”, men det var mye mindre viktig og signal til støy som ikke er stor nok til å offisielt regne som en deteksjon.
Men fremdeles, sa teamet, peker de to bekreftede deteksjonene på at sorte hull er mye vanligere i universet enn tidligere antatt, og de kan ofte komme i par.
"Den andre oppdagelsen" har virkelig satt "O" for observatoriet i LIGO, "sa Albert Lazzarini, visedirektør for LIGO-laboratoriet på Caltech. "Med oppdagelser av to sterke hendelser i de fire månedene av vår første observasjonsløp, kan vi begynne å komme med spådommer om hvor ofte vi kanskje hører tyngdekraftsbølger i fremtiden. LIGO bringer oss en ny måte å observere noen av de mørkeste, men mest energiske hendelsene i vårt univers på. ”
LIGO er nå offline for forbedringer. Det neste dataopptaket vil begynne i høst, og forbedringene i detektorfølsomheten kan gjøre at LIGO kan nå så mye som 1,5 til to ganger mer av volumet i universet sammenlignet med den første kjøringen. Et tredje sted, jomfruedetektoren som ligger i nærheten av Pisa, Italia, med en design som ligner de to LIGO-detektorene, forventes å komme på nettet i løpet av siste halvdel av LIGOs kommende observasjonsløp. Jomfruen vil forbedre fysikernes evne til å finne kilden til hver nye hendelse ved å sammenligne millisekunders skala forskjeller i ankomsttiden for innkommende gravitasjonsbølgesignaler.
I mellomtiden kan du hjelpe LIGO-teamet med samfunnsforskningsprosjektet Gravity Spy gjennom Zooniverse.
Kilder for videre lesning:
Pressemeldinger:
University of Maryland
Nordvestlige universitet
West Virginia University
Pennsylvania State University
Fysiske gjennomgangsbrev: GW151226: Observasjon av gravitasjonsbølger fra en 22-solmasse binær svart hulkoalesens
LIGO fakta side, Caltech
For en utmerket oversikt over tyngdekraftsbølger, deres kilder og deres påvisning, sjekk ut den utmerkede serien med artikler fra Markus Possel vi presenterte på UT i februar:
