Εντοπίστηκαν νέα βαρυτικά κύματα από τέσσερις ακόμη συγχωνεύσεις μαύρης τρύπας. Συνολικές ανιχνεύσεις έως και 11 Τώρα
Επί 11 Φεβρουαρίου 2016 , επιστήμονες στο Αστεροσκοπείο βαρυτικών κυμάτων συμβολόμετρο λέιζερ (LIGO) έγραψε ιστορία όταν ανακοίνωσε την πρώτη ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων (GWs). Από τότε, έχουν πραγματοποιηθεί πολλαπλές ανιχνεύσεις και επιστημονικές συνεργασίες μεταξύ παρατηρητηρίων – όπως το Advanced LIGO και Προχωρημένος Παρθένος – επιτρέπουν πρωτοφανή επίπεδα ευαισθησίας και κοινής χρήσης δεδομένων.
Προηγουμένως, επτά τέτοια γεγονότα είχαν επιβεβαιωθεί, έξι από τα οποία προκλήθηκαν από τη συγχώνευση δυαδικών μαύρων οπών (BBH) και ένα από τη συγχώνευση ενός δυαδικό αστέρι νετρονίων . Όμως το Σάββατο, 1η Δεκεμβρίου, μια ομάδα επιστημόνων το LIGO Scientific Collaboration (LSC) και Συνεργασία Παρθένου παρουσιάζονται νέα αποτελέσματα που έδειξε την ανακάλυψη τεσσάρων ακόμη γεγονότων βαρυτικών κυμάτων. Αυτό ανεβάζει τον συνολικό αριθμό των συμβάντων GW που εντοπίστηκαν τα τελευταία τρία χρόνια σε έντεκα.
Η παρουσίαση με τίτλο « Ιδιότητες πληθυσμού δυαδικής μαύρης τρύπας που συνάγονται από την πρώτη και δεύτερη παρατήρηση του Advanced LIGO και του Advanced Virgo », έγινε κατά τη διάρκεια του Εργαστήριο Φυσικής και Αστρονομίας Βαρυτικών Κυμάτων 2018 (GWPAW) – που πραγματοποιήθηκε από την 1η έως τις 4 Δεκεμβρίου στο Πανεπιστήμιο του Μέριλαντ.
Η εντύπωση του καλλιτέχνη για δύο μαύρες τρύπες που συγχωνεύονται, που έχει θεωρηθεί ότι είναι πηγή βαρυτικών κυμάτων. Credit: Bohn, Throwe, Hébert, Henriksson, Bunandar, Taylor, Scheel/SXS
Φιλοξενείται από το Joint Space-Science Institute (JSI), μια συνεργασία μεταξύ του Πανεπιστημίου του Maryland και του Goddard Space Flight Center της NASA, αυτή η ετήσια εκδήλωση συγκεντρώνει επιστήμονες και ερευνητές από όλο τον κόσμο για να συζητήσουν τρέχοντα και μελλοντικά ζητήματα που σχετίζονται με την ανίχνευση και τη μελέτη βαρυτικών κυμάτων.
Κατά τη διάρκεια της παρουσίασης, ο Michael Pürrer – ανώτερος επιστήμονας στο τμήμα Αστροφυσικής και Κοσμολογικής Σχετικότητας στο AEI Potsdam – παρουσίασε τα αποτελέσματα του πρώτου καταλόγου στο GWPAW το Σάββατο για λογαριασμό της Επιστημονικής Συνεργασίας LIGO και της Συνεργασίας Virgo. Αυτά περιελάμβαναν τα επτά συμβάντα που είχαν εντοπιστεί προηγουμένως και τις τέσσερις πρόσφατες ανιχνεύσεις. Όπως αυτός δηλωθείς κατά την παρουσίαση:
«Σε αυτόν τον κατάλογο παρουσιάζουμε μια ενδελεχή ανάλυση και των 11 ανιχνεύσεων βαρυτικών κυμάτων που βρέθηκαν στο O1 και το O2. Βασιζόμαστε σε μοντέλα τελευταίας τεχνολογίας της βαρυτικής κυματομορφής που εκπέμπεται από αυτά τα κατακλυσμικά γεγονότα για να συμπεράνουμε τις μάζες, τις περιστροφές και τις παλιρροϊκές παραμορφώσεις των δυαδικών. Είμαι πολύ περήφανος που συμμετείχα σε αυτήν την εξαιρετική προσπάθεια της Επιστημονικής Συνεργασίας LIGO και της Συνεργασίας Virgo.”
Τα νέα γεγονότα, τα οποία ήταν όλα αποτέλεσμα συγχωνεύσεων της BBH, ονομάζονται GW170729, GW170809, GW170818 και GW170823 με βάση τις ημερομηνίες κατά τις οποίες εντοπίστηκαν. Και οι τέσσερις εντοπίστηκαν κατά τη διάρκεια της δεύτερης παρακολούθησης (O2) των συνεργασιών LIGO και VIRGO, η οποία διήρκεσε από τις 30 Νοεμβρίου 2016 έως τις 25 Αυγούστου 2017.
Εικονογράφηση καλλιτέχνη δύο συγχωνευμένων άστρων νετρονίων. Πίστωση: Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών/LIGO/Sonoma State University/A. Simonnet
Η Alessandra Buonanno, διευθύντρια του τμήματος Αστροφυσικής και Κοσμολογικής Σχετικότητας στο AEI-Potsdam και η καθηγήτρια College Park στο Πανεπιστήμιο του Maryland, συνέβαλε σημαντικά σε αυτά τα πρόσφατα ευρήματα. Όπως ανέφερε σε πρόσφατο ΑΕΙ δελτίο τύπου :
«Τα τελευταίας τεχνολογίας μοντέλα κυματομορφής, η προηγμένη επεξεργασία δεδομένων και η καλύτερη βαθμονόμηση των οργάνων, μας επέτρεψαν να συμπεράνουμε με μεγαλύτερη ακρίβεια τις αστροφυσικές παραμέτρους των προηγουμένως ανακοινωθέντων γεγονότων. Ανυπομονώ για την επόμενη παρακολούθηση παρατήρησης την άνοιξη του 2019, όπου αναμένουμε να ανιχνεύσουμε περισσότερες από δύο συγχωνεύσεις μαύρων τρυπών ανά μήνα συλλεγόμενων δεδομένων!».
Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της ομάδας, τα παρατηρούμενα BBH καλύπτουν ένα ευρύ φάσμα μαζών συστατικών, από 7,6 έως 50,6 ηλιακές μάζες. Η ομάδα ανακάλυψε επίσης ότι σε δύο από τα BBH (GW151226 και GW170729), είναι πολύ πιθανό τουλάχιστον μία από τις μαύρες τρύπες να περιστρέφεται. Αλλά το πιο σημαντικό από όλα, οι νέες ανιχνεύσεις σημείωσαν δύο νέα ρεκόρ στη μελέτη των GW.
Για παράδειγμα, το γεγονός γνωστό ως GW170818 εντοπίστηκε στον ουρανό με ακριβή ακρίβεια στο βόρειο ουράνιο ημισφαίριο από τα παρατηρητήρια LIGO και Virgo. Στην πραγματικότητα, αναγνωρίστηκε με ακρίβεια 39 τετραγωνικών μοιρών (195 φορές το φαινομενικό μέγεθος της πανσελήνου), καθιστώντας το το καλύτερο εντοπισμένο BBH μέχρι σήμερα.
Η εντύπωση του καλλιτέχνη από τη συγχώνευση δυαδικών μαύρων οπών. Πίστωση: LIGO/A. Simonnet.
Επιπλέον, το γεγονός γνωστό ως GW170729 ήταν η πιο μαζική και μακρινή πηγή βαρυτικών κυμάτων που έχει παρατηρηθεί μέχρι σήμερα. Εκτός από τη συμμετοχή ενός ζεύγους μαύρης τρύπας που είχε συνδυασμένη μάζα μεγαλύτερη από 50 φορές μεγαλύτερη από αυτή του Ήλιου, η συγχώνευση έλαβε χώρα πριν από 5 δισεκατομμύρια χρόνια και απελευθέρωσε το ισοδύναμο σχεδόν πέντε ηλιακών μαζών με τη μορφή βαρυτικής ακτινοβολίας.
Κοιτάζοντας το μέλλον, η ομάδα ελπίζει να κάνει περισσότερες ανακαλύψεις κατά τη διάρκεια του τρίτου κύκλου παρατήρησης (O3) του Advanced LIGO and Virgo, το οποίο προγραμματίζεται να ξεκινήσει στις αρχές του 2019. Αυτή η διαδρομή θα επωφεληθεί από περαιτέρω αναβαθμίσεις ευαισθησίας σε LIGO και Virgo, καθώς και συμπερίληψη των Ανιχνευτής Βαρυτικών Κυμάτων Kamioka (KAGRA) παρατηρητήριο στην Ιαπωνία (πιθανόν προς το τέλος του Ο3).
Ως Karsten Danzmann, διευθυντής του τμήματος συμβολομετρίας λέιζερ και αστρονομίας βαρυτικών κυμάτων στο AEI-Hannover, εκφράζεται :
«Είμαι χαρούμενος που πολλές από τις προηγμένες τεχνολογίες ανιχνευτών που αναπτύχθηκαν στον ανιχνευτή GEO600 μας βοήθησαν να γίνει το O2 τόσο ευαίσθητο και ότι στο O3 μια άλλη τεχνολογία πρωτοποριακή στο GEO600, το συμπιεσμένο φως, θα χρησιμοποιηθεί στο LIGO και το Virgo».
Τρέχοντα και προγραμματισμένα παρατηρητήρια βαρυτικών κυμάτων (GW) σε όλο τον κόσμο. Πίστωση: LIGO-Caltech
Με αυτές τις αναβαθμίσεις και την προσθήκη του KAGRA, αναμένονται πολλές δεκάδες εκδηλώσεις GW που προκύπτουν από τη συγχώνευση δυαδικών συστημάτων τα επόμενα χρόνια. Αυτά τα τελευταία αποτελέσματα προσφέρουν επίσης περαιτέρω επικύρωση των οργάνων των παρατηρητηρίων LIGO και Virgo, καθώς και την αποτελεσματικότητα της διεθνούς συνεργασίας πίσω από αυτά.
Και με τον εντοπισμό τεσσάρων επιπλέον συμβάντων GW, ο αριθμός των περιπτωσιολογικών μελετών από τις οποίες μπορούν να αντλήσουν πληροφορίες οι επιστήμονες έχει αυξηθεί σχεδόν κατά 50%. Με αυτόν τον τρόπο, θα είναι σε θέση να μάθουν περισσότερα για τον πληθυσμό των δυαδικών συστημάτων που προκαλούν συμβάντα GW, για να μην αναφέρουμε τον ρυθμό με τον οποίο λαμβάνουν χώρα αυτοί οι τύποι συγχωνεύσεων.
Τα αποτελέσματα των αναζητήσεων της ομάδας παρουσιάστηκαν επίσης σε δύο άρθρα που εμφανίστηκαν πρόσφατα στο διαδίκτυο. Το πρώτο χαρτί, ' GWTC-1: Ένας παροδικός κατάλογος βαρυτικών κυμάτων συμπαγών δυαδικών συγχωνεύσεων που παρατηρήθηκαν από το LIGO και το Virgo κατά τη διάρκεια της πρώτης και δεύτερης παρακολούθησης , παρουσιάζει έναν λεπτομερή κατάλογο όλων των ανιχνεύσεων βαρυτικών κυμάτων.
Το δεύτερο χαρτί, ' Ιδιότητες πληθυσμού δυαδικής μαύρης τρύπας που συνάγονται από την πρώτη και δεύτερη παρατήρηση του Advanced LIGO και του Advanced Virgo », περιγράφει τα χαρακτηριστικά του συγχωνευόμενου πληθυσμού της μαύρης τρύπας. Το LIGO χρηματοδοτείται από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών (NSF) και λειτουργεί από το Caltech και το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης (MIT).
Περαιτέρω ανάγνωση: Ινστιτούτο Άλμπερτ Αϊνστάιν