Pirmā gravitācijas viļņu noteikšana (kas notika 2015. gada septembrī) izraisīja astronomijas revolūciju. Šis notikums ne tikai apstiprināja teoriju, kuru gadsimtu iepriekš bija prognozējusi Einšteina vispārējās relativitātes teorija, bet arī sāka jaunu laikmetu, kurā varēja izpētīt tālu melno caurumu, supernovu un neitronu zvaigzņu apvienošanos, izpētot to radītos viļņus.
Turklāt zinātnieki ir teorējuši, ka melnā cauruma apvienošanās patiesībā varētu būt daudz biežāka, nekā tika domāts iepriekš. Saskaņā ar jaunu pētījumu, ko veikuši Monasas universitātes pētnieki, šīs apvienošanās notiek reizi pāris minūtēs. Klausoties Visuma fona troksni, viņi apgalvo, mēs varētu atrast pierādījumus tūkstošiem iepriekš neatklātu notikumu.
Viņu pētījums ar nosaukumu “Astrofiziskā gravitācijas viļņa fona optimāls meklēšana” nesen parādījās žurnālā Fiziskā pārbaude X. Pētījumu veica attiecīgi Rorijs Smits un Ēriks Thrane, attiecīgi Monasas universitātes vecākais pasniedzējs un zinātniskais līdzstrādnieks. Abi pētnieki ir arī ARC Gravitācijas viļņu atklāšanas izcilības centra (OzGrav) biedri.
Kā viņi norāda savā pētījumā, ik pēc 2 līdz 10 minūtēm kaut kur Visumā saplūst pāris zvaigžņu masas melno caurumu. Neliela daļa no tām ir pietiekami liela, lai radīto gravitācijas viļņu notikumu varētu noteikt ar modernākiem instrumentiem, piemēram, ar lāzera interferometra gravitācijas viļņu observatoriju un Jaunavu observatoriju. Pārējie tomēr veicina sava veida stohastisko fona troksni.
Izmērot šo troksni, zinātnieki var daudz vairāk izpētīt notikumu veidu un uzzināt daudz vairāk par gravitācijas viļņiem. Kā Dr Thrane paskaidroja Monash University paziņojumā presei:
“Gravitācijas viļņu fona mērīšana ļaus mums izpētīt melno caurumu populācijas lielos attālumos. Kādu dienu šī tehnika var ļaut mums redzēt gravitācijas viļņus no Lielā sprādziena, kas ir paslēpts aiz gravitācijas viļņiem no melnajiem caurumiem un neitronu zvaigznēm. ”
Drs Smits un Thrane nav amatieri, runājot par gravitācijas viļņu izpēti. Pagājušajā gadā viņi abi bija iesaistīti lielā izrāvienā, kurā LIGO zinātniskās sadarbības (LSC) un Jaunavas sadarbības pētnieki mērīja gravitācijas viļņus no saplūstošu neitronu zvaigznīšu pāra. Šī bija pirmā reize, kad gan gravitācijas viļņos, gan redzamajā gaismā tika novērota neitronu zvaigžņu apvienošanās (pazīstama arī kā kilonova).
Pāris arī bija daļa no Advanced LIGO komandas, kas 2015. gada septembrī veica pirmo gravitācijas viļņu noteikšanu. Līdz šim LIGO un Jaunavas sadarbībā ir apstiprināti seši apstiprināti gravitācijas viļņu notikumi. Bet pēc Drs Thrane un Smith teiktā, katru gadu varētu notikt pat 100 000 notikumu, kurus šie detektori vienkārši nav aprīkoti, lai tos apstrādātu.
Šie viļņi ir tie, kas sanāk kopā, lai izveidotu gravitācijas viļņu fonu; un lai arī atsevišķi notikumi ir pārāk smalki, lai tos varētu atklāt, pētnieki gadiem ilgi mēģina izstrādāt metodi vispārējā trokšņa noteikšanai. Balstoties uz vāju melno caurumu signālu un zināmu notikumu datu masu datorsimulāciju kombināciju, Drs. Thrane un Smits apgalvo, ka ir izdarījuši tieši to.
Tādējādi pāris modelētajos datos spēja radīt signālu, kas, viņuprāt, liecina par vāju melno caurumu apvienošanos. Raugoties nākotnē, Drs Thrane un Smith cer izmantot jauno metodi reāliem datiem, un, optimistiski vērtējot, tā dos rezultātus. Pētniekiem būs pieejams arī jaunais superdators OzSTAR, kas pagājušajā mēnesī tika uzstādīts Svinburnas Tehnoloģiju universitātē, lai palīdzētu zinātniekiem meklēt gravitācijas viļņus LIGO datos.
Šis dators atšķiras no tiem, kurus izmanto LIGO kopiena, kurā ietilpst lieldatori CalTech un MIT. Tā vietā, lai paļauties uz tradicionālākiem centrālajiem procesora blokiem (CPU), OzGrav izmanto grafiskos procesora blokus - kas dažām lietojumprogrammām var būt simtiem reižu ātrāki. Pēc profesora Metjū Bailes, OzGRav superdatora direktora teiktā:
"Tas ir 125 000 reižu jaudīgāks par pirmo superdatoru, kuru uzbūvēju iestādē 1998. gadā ... Izmantojot GPU jaudu, OzStar ir potenciāls veikt lielus atklājumus gravitācijas viļņu astronomijā."
Īpaši iespaidīgi bija gravitācijas viļņu pētījumi, kā tas ir tik ātri progresējis. Kopš sākotnējās atklāšanas 2015. gadā Advanced LIGO un Jaunavas zinātnieki tagad ir apstiprinājuši sešus dažādus notikumus un paredz atklāt vēl daudzus citus. Turklāt astrofiziķi pat nāk klajā ar veidiem, kā izmantot gravitācijas viļņus, lai uzzinātu vairāk par astronomiskajām parādībām, kas viņus izraisa.
Tas viss bija iespējams, pateicoties uzlabojumiem instrumentācijā un pieaugošajai sadarbībai starp observatorijām. Ar sarežģītākām metodēm, kas izstrādātas, lai caur signālu un fona trokšņiem izsijātu arhīva datus, mēs daudz vairāk iemācīsimies šo noslēpumaino kosmisko spēku.
