11. februarja 2016 so znanstveniki Laser Interferometer Gravitacijski valovni observatorij (LIGO) napovedali prvo odkrivanje gravitacijskih valov. Ta razvoj, ki je potrdil napoved, ki jo je Einsteinova Teorija splošne relativnosti dala pred stoletjem, je odprl nove poti raziskovanja za kozmologe in astrofizike. Od tega časa je bilo izvedenih več zaznav, za katere so rekli, da so rezultat združevanja črnih lukenj.
Zadnje odkrivanje je bilo 14. avgusta 2017, ko so trije opazovalniki - Napredni LIGO in Napredni detektorji - hkrati zaznali gravitacijske valove, ki so nastali z združevanjem črnih lukenj. To je bilo prvič, da so gravitacijski valovi zaznali tri različne objekte z vsega sveta in tako uvedli novo dobo globalno povezanih raziskav tega kozmičnega pojava.
Študijo, ki je podrobno predstavila ta opažanja, sta pred kratkim na spletu objavili znanstveno sodelovanje LIGO in sodelovanje Device. Ta študija je bila sprejeta za objavo v znanstveni reviji z naslovom "GW170814: opazovanje treh detekktorjev gravitacijskih valov z binarno koalescenco črne luknje". Pisma o fizičnem pregledu.
Dogodek, označen kot GW170814, smo opazili 14. avgusta 2017. ob 10:30:43 UTC (06:30:43 EDT; 03:30:43 PDT). Dogodek so zaznali dve LIGO National Science Foundation detektorji (locirani v Livingstonu, Louisiani in Hanfordu v Washingtonu) ter detektorjem Device blizu Pise v Italiji, ki ga vzdržujeta Nacionalni center za znanstveno raziskovanje (CNRS) in Nacionalni inštitut za jedrsko fiziko (INFN).
Čeprav niso bili zaznani prvi primeri gravitacijskih valov, so prvič trije opazovalni objekti zaznali dogodek. Kot je v nedavnem sporočilu za javnost LIGO dejala France Córdova, direktor NSF:
"Pred nekaj več kot letom in pol je NSF sporočil, da je njen laserski interferometer Gravitacijski valovni observatorij prvič odkril gravitacijske valove, ki so bili posledica trka dveh črnih lukenj v galaksiji, ki je oddaljena milijardo svetlobnih let. Danes z veseljem objavljamo prvo odkritje, ki je bilo narejeno v partnerstvu med opazovalnico gravitacijskega vala Device in znanstveno kolaboracijo LIGO, prvič pa so opazovanja gravitacijskih valov opazila na teh opazovalnicah, lociranih več tisoč kilometrov narazen. To je vznemirljiv mejnik v vse večjih mednarodnih znanstvenih prizadevanjih za odkritje izrednih skrivnosti našega vesolja. "
Na podlagi zaznanih valov so lahko znanstveno sodelovanje LIGO (LSC) in Device ugotovili vrsto dogodka in maso vpletenih predmetov. Po njihovi raziskavi je dogodek sprožil združitev dveh črnih lukenj - to sta bila 31 oziroma 25 sončnih mas. Dogodek se je odvijal približno 1,8 milijarde svetlobnih let od Zemlje, rezultat tega pa je bil oblikovanje vrteče se črne luknje s približno 53 sončnimi masami.
To pomeni, da so se približno tri Sončne mase med združitvijo pretvorile v energijo gravitacijskega vala, kar sta nato zaznala LIGO in Devica. Čeprav je sam po sebi impresiven, je to najnovejše odkrivanje le okus tega, kaj lahko počnejo gravitacijski detektorji valov, kot sta kolaboracija LIGO in Devica, ko so že vstopili v svoje napredne stopnje in v medsebojno sodelovanje.
Napredni LIGO in Advanced Virgo sta detektorji gravitacijskega vala druge generacije, ki sta prevzeli prejšnje. Objekti LIGO, ki so jih zasnovali, zgradili in upravljali Caltech in MIT, so podatke neuspešno zbirali med letoma 2002 in 2010. Vendar je Advanced LIGO od septembra 2015 začel delovati na spletu in začel izvajati dve opazovalni vožnji - O1 in O2.
Medtem je prvotni detektor Device med letoma 2003 in oktobrom 2011 vodil opažanja, še enkrat brez uspeha. Do februarja 2017 se je začela integracija detektorja Napredno Virgo, inštrumenti pa so na spletu prišli do naslednjega aprila. V letu 2007 sta se tudi Devica in LIGO povezali z izmenjavo in skupno analizo podatkov, ki so jih zabeležili njihovi detektorji.
Avgusta 2017 se je detektor Device pridružil teku O2, prvo hkratno odkrivanje pa je bilo 14. avgusta, podatki pa so bili zbrani po vseh treh instrumentih LIGO in Devica. Kot je sporočil tiskovni predstavnik LSC David Shoemaker - raziskovalec Massachusetts Institute of Technology (MIT), je to odkrivanje le prvi od številnih pričakovanih dogodkov.
"To je šele začetek opazovanj z omrežjem, ki sta mu ga omogočili Devica in LIGO," je dejal. "Z naslednjo opazovalno vožnjo, ki je načrtovana za jesen 2018, lahko takšne odkrivanja pričakujemo tedensko ali še pogosteje."
To ne bo samo pomenilo, da bodo znanstveniki imeli boljši posnetek odkrivanja prihodnjih dogodkov, ampak jih bodo znali natančno določiti tudi z veliko večjo natančnostjo. Pravzaprav naj bi prehod iz dvo- do tri-detektorske mreže povečal verjetnost, da bo vir GW170814 natančno določen s tovarno 20. Območje neba za GW170814 je le 60 kvadratnih stopinj - več kot 10-krat manjše od samo s podatki iz LIGO interferometrov.
Poleg tega je od tega partnerstva koristila tudi natančnost, s katero se meri razdalja do vira. Kot je pojasnila Laura Cadonati, profesorica Georgia Tech in namestnica tiskovnega predstavnika LSC:
"Ta povečana natančnost bo celotni astrofizični skupnosti na koncu omogočila še bolj vznemirljiva odkritja, vključno z opazovanji z več sporočili. Manjše iskalno območje omogoča nadaljnja opazovanja s teleskopi in sateliti za kozmične dogodke, ki proizvajajo gravitacijske valove in emisije svetlobe, kot je trk nevtronskih zvezd. "
Na koncu bo vključitev več detektorjev v gravitacijsko valovno omrežje omogočilo tudi podrobnejši preizkus Einsteinove teorije splošne relativnosti. Caltechov David H. Reitze, izvršni direktor laboratorija LIGO, je prav tako pohvalil novo partnerstvo in kaj bo omogočilo.
"S tem prvim skupnim zaznavanjem naprednih detektorjev LIGO in Device smo naredili korak naprej v vesolju gravitacijskih valov," je dejal. "Devica prinaša novo zmogljivost za zaznavanje in boljše iskanje virov gravitacijskega vala, ki bo nedvomno privedlo do vznemirljivih in nepričakovanih rezultatov v prihodnosti."
Preučevanje gravitacijskih valov priča o vse večji sposobnosti svetovnih znanstvenih skupin in znanosti interferometrije. Desetletja je bil obstoj gravitacijskih valov zgolj teorija; in do konca stoletja vsi poskusi, da bi jih odkrili, niso prinesli ničesar. Toda v samo zadnjih osemnajstih mesecih je bilo izvedenih več odkritij, v prihodnjih letih pa pričakujemo več deset.
Še več, zahvaljujoč novi svetovni mreži in izboljšanim instrumentom in metodam ti dogodki zagotovo povedo veliko o našem vesolju in fiziki, ki ga upravlja.
