2016. gada 11. februārī Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) zinātnieki izveidoja vēsturi, kad viņi paziņoja par pirmo reizi novēroto gravitācijas viļņu (GW). Kopš tā laika ir notikuši vairāki atklājumi, un zinātniska sadarbība starp observatorijām, piemēram, Advanced LIGO un Advanced Virgo, ļauj sasniegt nepieredzētu jutīguma un datu apmaiņas līmeni.
Iepriekš tika apstiprināti septiņi šādi notikumi, no kuriem sešus izraisīja bināro melno caurumu (BBH) apvienošanās un vienu - binārā neitronu zvaigznes apvienošanās. Bet sestdien, 1. decembrī, zinātnieku grupa LIGO Zinātniskā sadarbība (LSC) un Jaunava sadarbība iepazīstināja ar jauniem rezultātiem, kas liecināja par vēl četru gravitācijas viļņu notikumu atklāšanu. Tādējādi kopējais GW notikumu skaits, kas atklāts pēdējos trīs gados, kļūst par vienpadsmit.
Prezentācija ar nosaukumu “Bināru melno caurumu populācijas īpašības, kas saistītas ar uzlabotas LIGO un uzlabotas jaunavas pirmo un otro novērojošo darbību” tika veikta 2018. gada gravitācijas viļņu fizikas un astronomijas seminārā (GWPAW) - kas notika no 1. līdz decembrim. 4. Merilendas universitātē.
Šis ikgadējais pasākums, ko rīko Apvienotais kosmosa zinātnes institūts (JSI), kas ir partnerattiecības starp Mērilendas universitāti un NASA Goddard kosmosa lidojumu centru, pulcē zinātniekus un pētniekus no visas pasaules, lai pārrunātu pašreizējos un nākotnes jautājumus, kas saistīti ar atklāšanu un gravitācijas viļņu izpēte.
Prezentācijas laikā Maikls Pīrers - AEI Potsdamas astrofiziskās un kosmoloģiskās relativitātes nodaļas vecākais zinātnieks - sestdien LIGO zinātniskās sadarbības un jaunavu sadarbības vārdā prezentēja pirmā kataloga rezultātus GWPAW. Tie ietvēra septiņus iepriekš atklātos notikumus un četrus nesenos atklājumus. Kā viņš teica prezentācijas laikā:
“Šajā katalogā mēs iesniedzam visu 11 gravitācijas viļņu detektoru, kas atrasti O1 un O2, rūpīgu analīzi. Mēs paļaujamies uz modernākajiem gravitācijas viļņu formas modeļiem, kurus izstaro šie kataklizmiskie notikumi, lai secinātu bināro materiālu masas, griezienus un plūdmaiņu deformācijas. Es ļoti lepojos, ka esmu piedalījies šajos LIGO zinātniskās sadarbības un Jaunavu sadarbības izcilajos centienos. ”
Jaunie notikumi, kas visi bija BBH apvienošanās rezultāts, tiek apzīmēti ar GW170729, GW170809, GW170818 un GW170823, pamatojoties uz datumiem, kad tie tika atklāti. Visi četri tika atklāti LIGO un VIRGO sadarbības otrā novērošanas brauciena (O2) laikā, kas ilga no 2016. gada 30. novembra līdz 2017. gada 25. augustam.
Alessandra Buonanno, AEI-Potsdamas astrofiziskās un kosmoloģiskās relativitātes nodaļas direktore un Merilendas Universitātes Koledžas parka profesore, bija galvenā šo neseno atradumu veicinātāja. Kā viņa norādīja nesenā AEI paziņojumā presei:
“Mūsdienīgi viļņu formas modeļi, uzlabota datu apstrāde un instrumentu labāka kalibrēšana ļāva precīzāk izsecināt iepriekš paziņoto notikumu astrofiziskos parametrus. Es ļoti ceru uz nākamo novērošanas braucienu 2019. gada pavasarī, kur mēs paredzam, ka mēnesī tiks atklāti vairāk nekā divi melno caurumu apvienojumi savāktajiem datiem! ”
Saskaņā ar komandas rezultātiem novērotās BBH aptver plašu komponentu masu diapazonu, no 7,6 līdz 50,6 saules masām. Viņi arī atklāja, ka divos no BBH (GW151226 un GW170729) ir ļoti iespējams, ka vismaz viens no melnajiem caurumiem griežas. Bet pats galvenais - jaunie atklājumi uzstādīja divus jaunus ierakstus GW izpētē.
Piemēram, notikums, kas pazīstams kā GW170818, LIGO un Jaunavu observatorijās debesīs ar precīzu precizitāti atradās debess ziemeļu puslodē. Faktiski tas tika identificēts ar precizitāti 39 kvadrāt grādi (195 reizes pārsniedzot pilnmēness šķietamo lielumu), padarot to par vislabāk lokalizēto BBH līdz šim.
Turklāt notikums, kas pazīstams kā GW170729, bija vismasīvākais un tālākais gravitācijas viļņu avots, kāds novērots līdz šim. Papildus melno caurumu pāra iesaistīšanai, kura kopējā masa vairāk nekā 50 reizes pārsniedz Saules masu, apvienošanās notika pirms 5 miljardiem gadu un izdalīja gandrīz piecu saules masu ekvivalentu gravitācijas starojuma veidā.
Raugoties nākotnē, komanda cer veikt vairāk atklājumu uzlabotās LIGO un Jaunavas trešajā novērošanas posmā (O3), kuru plānots sākt 2019. gada sākumā. Šis brauciens būs ieguvums no turpmākiem jutīguma uzlabojumiem uz LIGO un Jaunavu, kā arī Kamioka gravitācijas viļņu detektora (KAGRA) novērošanas centra iekļaušana Japānā (iespējams, līdz O3 beigām).
Kā Karstens Danzmans, AEI-Hannoveres lāzera interferometrijas un gravitācijas viļņu astronomijas nodaļas direktors, pauda:
"Es priecājos, ka daudzas no uzlabotajām detektoru tehnoloģijām, kas izstrādātas mūsu GEO600 detektorā, ir palīdzējušas padarīt O2 darbību tik jutīgu un ka O3 OIG darbosies LIGO un Jaunavā vēl viena tehnoloģija, kas bija GEO600 pionieris.
Ar šiem jauninājumiem un KAGRA pievienošanu nākamajos gados ir paredzami daudzi desmiti GW notikumu, kas rodas bināro sistēmu apvienošanas rezultātā. Šie jaunākie rezultāti piedāvā arī LIGO un Jaunavu observatoriju instrumentu apstiprināšanu, kā arī starptautiskās sadarbības efektivitāti.
Un, atklājot četrus papildu GW notikumus, gadījumu skaits, no kuriem zinātnieki var gūt ieskatu, ir pieaudzis par gandrīz 50%. To darot, viņi varēs uzzināt vairāk par bināro sistēmu populāciju, kas izraisa GW notikumus, nemaz nerunājot par ātrumu, kādā notiek šāda veida apvienošanās.
Komandas meklēšanas rezultāti tika prezentēti arī divos rakstos, kas nesen parādījās tiešsaistē. Pirmajā rakstā “GWTC-1: kompakto bināro apvienošanos gravitācijas viļņu pārejas katalogs, ko LIGO un Jaunava novēroja pirmajā un otrajā novērošanas ciklā, ir sniegts visu gravitācijas viļņu noteikšanas gadījumu detalizēts katalogs.
Otrajā rakstā “Bināro melno caurumu populācijas īpašības, kas paredzētas uzlabotās LIGO un uzlabotās jaunavas pirmajam un otrajam novērošanas paņēmienam” aprakstītas apvienojušos melno caurumu populācijas īpašības. LIGO finansē Nacionālais zinātnes fonds (NSF), un to pārvalda Kaltehs un Masačūsetsas Tehnoloģiju institūts (MIT).
