Вчені виявили ще один раунд гравітаційних хвиль

Світ був приголомшений, коли в лютому вченими з лазерної обсерваторії гравітаційно-хвильових хвиль (LIGO) було оголошено, що нарешті виявили гравітаційні хвилі, вирішуючи вікове дослідження, яке почалося з Альберта Ейнштейна.

Ну, тримайтеся за прикладами - суперзірки LIGO зробили це знову. Через кілька місяців після того, як вони провели вимірювання перших гравітаційних хвильових сигналів, інструменти LIGO встигли виявити гравітаційні хвилі вдруге - знову ж таки в результаті пари чорних дір, що врізаються одна в одну - минулого Різдва. Результати опубліковані в останньому номері Фізичні букви огляду.

На сьогоднішній прес-конференції, проведеної Американським астрономічним товариством в Сан-Дієго, Габріела Гонсалес, речник LIGO з наукової співпраці (LSC), схвильовано оцінила здатність детекторів LIGO - які ще не працюють на повну потужність - підхопити такі слабкі сигнали. «Незважаючи на те, що вони є настільки дрібними, ці інструменти LIGO на Землі дуже чітко виявили ці гравітаційні хвилі», - сказала вона. "Завдяки цьому, ми можемо сказати вам зараз, ера астрономії гравітаційної хвилі тільки почалася".

Інші вчені LIGO повторили захоплення Гонзалеса - і здивування - виявивши ще одну пару бінарних чорних дір протягом одного року.

"Я б ніколи не здогадався, що нам буде так пощастило мати не тільки одне, але два остаточні двійкові виявлення чорних дірок протягом перших кількох місяців спостережень", - сказав Чад Ганна, астрофізик з державного університету Пенсільванія, у прес-релізі PSU.

Гравітаційні хвилі часто називають брижі в просторі-часу, викликані наявністю маси. Вони не обов'язково робити нічого, але вони є важливим показником того, що гравітація, ну існує. Гравітаційні хвилі по суті несуть інформацію про природу гравітації, чому і як великі маси накладають гравітаційні ефекти на більш дрібні маси і багато іншого.

Грудневий сигнал був результатом пари чорних дірок чотирнадцяти і вісім разів більше, ніж маса Сонця, зіткнувшись в одну-іншу, щоб сформувати єдину масову чорну діру приблизно в 21 разів більше, ніж маса Сонця, що все це відбувалося 1,4 мільярда. багато років тому. Це значно менша подія, ніж перше злиття чорних дір, що спостерігалося у вересні - включаючи пару чорних дір 29 і 36 разів більш масивні, ніж Сонце, відповідно, і витісняючи більше енергії, ніж всі зірки Всесвіту, зібрані разом - але це не негативний.

Насправді, спостереження гравітаційних хвиль, що виробляються слабкішою небесною подією, є досить обнадійливим розвитком. Якщо вчені сподіваються вивчити гравітаційні хвилі більш глибоко, вони хочуть зробити якомога більше вимірів від усіх видів космічних явищ. Для інструментів LIGO, щоб підібрати щось менш масивне, це потужний крок вперед.

Дуже важливо, що ці чорні діри були набагато менш масові, ніж ті, що спостерігалися при першому виявленні, сказав Гонсалес у прес-релізі MIT. «Через їхню легку масу в порівнянні з першим виявленням, вони витратили більше часу - приблизно одну секунду - на чутливу смугу детекторів. Це багатообіцяючий початок зіставлення популяцій чорних дір у нашому Всесвіті.

На конференції AAS Девід Рейтзе, виконавчий директор проекту LIGO, підтвердив плани підвищення чутливості детекторів на 15 - 25 відсотків до наступного циклу цієї осені. "Майбутнє буде наповнене бінарними злиттями чорної діри для LIGO", - сказав він. Він також натякнув на пошук ЛІГО інших подій, окрім бінарних злиття чорних дір; зіткнення бінарних нейтронних зірок, за його словами, також може бути незабаром виявлено.

Результати також свідчать про те, що злиття чорних дір є набагато більш поширеними, ніж вважали вчені.

Гравітаційні хвилі ультра важко виміряти через те, наскільки вони слабкі. Вчені вимірюють гравітаційні хвилі за допомогою приладу, відомого як інтерферометр, який, по суті, виробляє спеціалізований лазер, що проходить через дуже великі відстані, достатньо чутливий для виявлення присутності цих сигналів.

LIGO використовує два різних інтерферометра (один в Лівінгстоні, Луїзіана, і один в Ханфорді, штат Вашингтон) як спосіб вимірювання хвиль і перевірка того, що сигнал є гравітаційною хвилею, а не просто аберація, викликана місцевими геологічними рухами або іншими факторами.

Незважаючи на те, що LIGO працює з 2002 року, ми почали фактично знаходити гравітаційні хвилі завдяки серйозному модернізації обох інтерферометрів (плюс інтерферометр Діви з Італії), які пройшли минулого року. Фактично, перші сигнали були знайдені лише через кілька днів після завершення оновлення. Зайве говорити, що ці оновлення завжди перевершують очікування.

Описуючи майбутні проекти LIGO, Reitze обговорив плани побудови ще одного детектора в Індії. "Ми сподіваємося, що у нас буде п'ять детекторів, які ввійдуть в наступне десятиліття", - сказав він, маючи на увазі детектори Хенфорда і Лівінгстона, італійська Діва і KAGRA, які зараз будуються в Японії; ми сподіваємося, що наявність більшої кількості детекторів дозволить дослідникам не тільки провести більшу смугу неба для подій гравітаційних хвиль, але й краще знайдіть в процесі, подібному до тріангуляції.

Нові знахідки не є просто додатковим набором даних для що зростаючого каталогу даних гравітаційних хвиль. Вчені розраховують використати цифри як частину зусиль, щоб сформувати прогнози про те, які події будуть виробляти вимірювані гравітаційні хвилі, де відбувалися ці події, і коли очікувати, що ці гравітаційні хвилі досягнуть Землі.

"Звичайно, ми будемо бачити набагато більше чорних дір, сподіваюся, двійкові нейтрони, і якщо нам пощастить, наднова," сказав Рейтце на конференції AAS. «Астрономія гравітаційної хвилі є реальною. Були тут."