Pe 11 februarie 2016, oamenii de știință de la Observatorul cu unde gravitaționale cu laser Interferometru (LIGO) au făcut istorie când au anunțat prima detectare a undelor gravitaționale (GWs). Din acel moment, au avut loc mai multe detecții și colaborări științifice între observatorii - cum ar fi Advanced LIGO și Advanced Virgo - permit realizarea unor niveluri fără precedent de sensibilitate și schimb de date.
Anterior, au fost confirmate șapte astfel de evenimente, dintre care șase au fost cauzate de fuziunile găurilor negre binare (BBH) și unul de fuziunea unei stele binare de neutroni. Dar sâmbătă, 1 decembrie, o echipă de oameni de știință LIGO Scientific Collaboration (LSC) și Virgo Collaboration au prezentat noi rezultate care au indicat descoperirea a încă patru evenimente cu val gravitațional. Aceasta aduce numărul total de evenimente GW detectate în ultimii trei ani la unsprezece.
Prezentarea, intitulată „Binary Black Hole Population Properties Inferred from the First and Second Observing Runs of Advanced LIGO and Advanced Fego”, a fost realizată în cadrul Atelierului de fizică și astronomie valurilor gravitaționale din 2018 (GWPAW) - care a avut loc în perioada 1 - 1 decembrie. 4. la Universitatea din Maryland.
Găzduit de Joint Space-Science Institute (JSI), un parteneriat între Universitatea Maryland și Centrul de zbor spațial Goddard al NASA, acest eveniment anual aduce oamenii de știință și cercetătorii din întreaga lume pentru a discuta problemele actuale și viitoare legate de detectarea și studiul undelor gravitaționale.
În cadrul prezentării, Michael Pürrer - un om de știință senior în divizia de Astrofizică și Relativitate Cosmologică la AEI Potsdam - a prezentat sâmbătă rezultatele primului catalog la GWPAW, în numele LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration. Acestea includ cele șapte evenimente detectate anterior și cele patru detecții recente. După cum a afirmat în timpul prezentării:
„În acest catalog prezentăm o analiză detaliată a tuturor celor 11 detectări de unde gravitaționale găsite în O1 și O2. Ne bazăm pe modele de ultimă generație ale formei de undă gravitațională emise din aceste evenimente cataclismice pentru a deduce masele, rotirile și deformările mareei ale binarilor. Sunt foarte mândru că am făcut parte din acest efort remarcabil al colaborării științifice LIGO și colaborarea Fecioară. ”
Noile evenimente, care au fost toate rezultatul fuziunilor BBH, sunt desemnate GW170729, GW170809, GW170818 și GW170823 în funcție de datele la care au fost detectate. Toate cele patru au fost depistate în timpul colaborării LIGO și VIRGO a doua rulare de observare (O2), care a durat între 30 noiembrie 2016 și 25 august 2017.
Alessandra Buonanno, directorul diviziei de Relativitate Astrofizică și Cosmologică la AEI-Potsdam și profesorul College Park la Universitatea din Maryland, a fost un contribuabil major la aceste descoperiri recente. După cum a indicat într-un comunicat de presă recent AEI:
„Modelele de formă de undă de ultimă generație, prelucrarea avansată a datelor și o mai bună calibrare a instrumentelor ne-au permis să deducem mai exact parametrii astrofizici ai evenimentelor anunțate anterior. Aștept cu nerăbdare următoarea desfășurare a observației din primăvara anului 2019, unde ne așteptăm să detectăm mai mult de două fuziuni cu găuri negre pe lună de date colectate! ”
Conform rezultatelor echipei, BBH-urile observate acoperă o gamă largă de mase componente, de la 7,6 până la 50,6 mase solare. De asemenea, echipa a descoperit că în două dintre BBH-urile (GW151226 și GW170729), este foarte probabil ca cel puțin una dintre găurile negre să se învârtă. Dar cel mai important dintre toate, noile detectări au stabilit două noi înregistrări în studiul GW-urilor.
De exemplu, evenimentul cunoscut sub denumirea de GW170818 a fost localizat pe cer cu o precizie precisă în emisfera nordică celestă de către observatoarele LIGO și Fecioara. De fapt, a fost identificat cu o precizie de 39 de grade pătrate (195 de ori mai mare decât dimensiunea aparentă a lunii pline), ceea ce o face să fie cea mai localizată BBH până în prezent.
În plus, evenimentul cunoscut sub numele de GW170729 a fost cea mai masivă și îndepărtată sursă de unde gravitaționale observată până în prezent. Pe lângă faptul că a implicat o pereche de găuri negre care avea o masă combinată de peste 50 de ori mai mare decât cea a Soarelui, fuziunea a avut loc acum 5 miliarde de ani și a eliberat echivalentul a aproape cinci mase solare sub formă de radiații gravitaționale.
Privind în viitor, echipa speră să facă mai multe descoperiri în timpul celei de-a treia alergări de observare (O3) a Advanced LIGO și Virgo, care este planificat să înceapă la începutul anului 2019. Această rulare va beneficia de îmbunătățiri suplimentare ale sensibilității la LIGO și Fecioară, precum și la includerea Observatorului de Wave Gravitational Kamioka (KAGRA) în Japonia (eventual spre sfârșitul O3).
Așa cum a exprimat Karsten Danzmann, directorul diviziei de astronomie cu laser interferometrie și valuri gravitaționale la AEI-Hanovra:
"Sunt fericit că multe dintre tehnologiile avansate de detector dezvoltate la detectorul nostru GEO600 au contribuit la creșterea sensibilă a O2 și că în O3 o altă tehnologie pionieră la GEO600, lumina stoarsă, va fi angajată în LIGO și Fecioara."
Cu aceste actualizări și adăugarea de KAGRA, sunt anticipate multe zeci de evenimente GW rezultate din fuziunea sistemelor binare în următorii ani. Aceste rezultate noi oferă, de asemenea, o validare suplimentară a instrumentelor observatorilor LIGO și Virgo, precum și eficiența colaborării internaționale din spatele lor.
Și odată cu depistarea a patru evenimente suplimentare de GW, numărul studiilor de caz pe care oamenii de știință pot atrage idei a crescut cu aproape 50%. În acest fel, ei vor putea afla mai multe despre populația sistemelor binare care provoacă evenimente GW, fără a menționa ritmul cu care au loc aceste tipuri de fuziuni.
Rezultatele căutărilor echipei au fost prezentate și în două lucrări apărute recent online. Prima lucrare, „GWTC-1: Un catalizator tranzitoriu cu valuri gravitaționale de fuziuni binare compacte observată de LIGO și Fecioară în timpul primei și celei de-a doua observații, prezintă un catalog detaliat al tuturor detectărilor de unde gravitaționale.
Cea de-a doua lucrare, „Proprietățile binare ale populației cu găuri negre, provenite din prima și a doua observare a rulajelor avansate LIGO și Advanced Virgo”, descrie caracteristicile populației care se află în fuziunea neagră. LIGO este finanțat de Fundația Națională de Știință (NSF) și este operat de Caltech și Massachusetts Institute of Technology (MIT).
