Prima detectare a undelor gravitaționale (care a avut loc în septembrie 2015) a declanșat o revoluție în astronomie. Nu numai că acest eveniment a confirmat o teorie prevăzută de Teoria Relativității Generale a lui Einstein cu un secol înainte, dar a inaugurat și o nouă eră în care fuziunile găurilor negre îndepărtate, supernovele și stelele cu neutroni puteau fi studiate examinând undele lor rezultate.
În plus, oamenii de știință au teoretizat că fuziunile găurilor negre ar putea fi de fapt mult mai frecvente decât se credea anterior. Conform unui nou studiu realizat de o pereche de cercetători de la Universitatea Monash, aceste fuziuni se întâmplă o dată la câteva minute. Ascultând zgomotul de fundal al Universului, susțin ei, am putea găsi dovezi ale mii de evenimente anterior nedetectate.
Studiul lor, intitulat „Căutare optimă pentru un fundal de undă gravitațională astrofizică”, a apărut recent în jurnal Revizuirea fizică X. Studiul a fost realizat de Rory Smith și Eric Thrane, conferențiar senior și, respectiv, coleg de cercetare la Universitatea Monash. Ambii cercetători sunt, de asemenea, membri ai Centrului de excelență ARC pentru Gravational Wave Discovery (OzGrav).
După cum afirmă în studiul lor, la fiecare 2 până la 10 minute, o pereche de găuri negre de masă stelară se contopesc undeva în Univers. O fracțiune mică dintre acestea este suficient de mare încât evenimentul valului gravitațional rezultat poate fi detectat de instrumente avansate, cum ar fi Observatorul Laser Interferometru Gravitational-Wave și Observatorul Virgo. Restul contribuie însă la un fel de zgomot stochastic de fond.
Măsurând acest zgomot, oamenii de știință pot fi capabili să studieze mult mai mult în modul evenimentelor și să învețe mult mai multe despre undele gravitaționale. După cum a explicat dr. Thrane într-o declarație de presă a Universității Monash:
„Măsurarea fundalului undelor gravitaționale ne va permite să studiem populațiile de găuri negre la distanțe mari. Într-o zi, tehnica ne poate permite să vedem unde gravitaționale din Big Bang, ascunse în spatele undelor gravitaționale din găurile negre și stelele neutronilor. "
Drs Smith și Thrane nu sunt amatori atunci când vine vorba de studiul undelor gravitaționale. Anul trecut, amândoi au fost implicați într-o descoperire majoră, unde cercetătorii de la LIGO Scientific Collaboration (LSC) și Virgo Collaboration au măsurat undele gravitaționale dintr-o pereche de stele de neutroni care fuzionează. Aceasta a fost prima dată când s-a observat o fuziune a stelelor de neutroni (de asemenea, o kilonova) atât în undele gravitaționale, cât și în lumina vizibilă.
Perechea a făcut parte, de asemenea, din echipa Advanced LIGO care a făcut prima detectare a undelor gravitaționale în septembrie 2015. Până în prezent, șase evenimente de unde gravitaționale au fost confirmate de LIGO și Virgo Colaborare. Însă, în opinia Drs Thrane și Smith, s-ar putea petrece 100.000 de evenimente în fiecare an pe care acești detectori pur și simplu nu sunt pregătiți pentru a face față.
Aceste valuri sunt cele care se unesc pentru a crea un fundal de unde gravitaționale; și în timp ce evenimentele individuale sunt prea subtile pentru a fi detectate, cercetătorii încearcă să dezvolte o metodă de detectare a zgomotului general de ani buni. Bazându-se pe o combinație de simulări pe computer de semnale slabe de gaură neagră și mase de date de la evenimente cunoscute, Drs. Thrane și Smith susțin că au făcut exact asta.
Din aceasta, perechea a fost capabilă să producă un semnal în datele simulate, care cred că sunt dovezi ale unor fuziuni slabe ale găurilor negre. Privind în viitor, Drs Thrane și Smith speră să aplice noua lor metodă la datele reale și sunt optimisti, care vor da rezultate. Cercetătorii vor avea acces și la noul supercomputer OzSTAR, care a fost instalat luna trecută la Universitatea de Tehnologie din Swinburne pentru a ajuta oamenii de știință să caute unde gravitaționale în datele LIGO.
Acest computer este diferit de cele utilizate de comunitatea LIGO, care include supercomputerele de la CalTech și MIT. În loc să se bazeze pe mai multe unități centrale de procesare (CPU) tradiționale, OzGrav folosește unități de procesare grafică - care pot fi de sute de ori mai rapide pentru unele aplicații. Potrivit profesorului Matthew Bailes, directorul supercomputatorului OzGRav:
„Este de 125.000 de ori mai puternic decât primul supercomputer pe care l-am construit în instituție în 1998 ... Utilizând puterea GPU-urilor, OzStar are potențialul de a face descoperiri mari în astronomia undelor gravitaționale."
Ceea ce a fost deosebit de impresionant în studiul undelor gravitaționale este modul în care acestea au progresat atât de repede. De la detecția inițială din 2015, oamenii de știință de la Advanced LIGO și Virgo au confirmat acum șase evenimente diferite și anticipează depistarea multor altele. În plus, astrofizicienii chiar găsesc modalități de a folosi undele gravitaționale pentru a afla mai multe despre fenomenele astronomice care le provoacă.
Toate acestea au fost posibile datorită îmbunătățirii instrumentației și colaborării crescânde între observatoare. Și cu metode mai sofisticate, concepute pentru a analiza datele de arhivă pentru semnalele suplimentare și zgomotul de fundal, stăm să învățăm mult mai multe despre această forță cosmică misterioasă.
