Strele so udarile dvakrat - morda trikrat - in znanstveniki iz opazovalnice gravitacijskega vala Laser Interferometer ali LIGO upajo, da je to šele začetek nove dobe razumevanja našega Vesolja. Ta "strela" je nastala v obliki izmuzljivih, težko zaznavnih gravitacijskih valov, ki so nastali zaradi velikanskih dogodkov, kot je trčenje para črnih lukenj. Energija, ki se sprosti ob takem dogodku, moti samo tkivo prostora in časa, podobno kot valovanje v ribniku. Današnja napoved je drugi sklop gravitacijskih valov valovanja, ki jih je odkril LIGO, po prvem zgodovinskem odkritju, objavljenem februarja letos.
"Ta trk se je zgodil pred 1,5 milijarde let," je na tiskovni konferenci napovedala Gabriela Gonzalez z univerze Louisiana State, da je napovedala novo odkritje, "in s tem vam lahko povemo, da se je začela astronomija gravitacijskih valov."
Prvo odkrivanje gravitacijskih valov iz združevanja črnih lukenj LIGO se je zgodilo 14. septembra 2015 in potrdilo veliko napoved splošne teorije relativnosti Alberta Einsteina iz leta 1915. Drugo odkritje se je zgodilo 25. decembra 2015, zabeležila sta ga oba dvojna LIGO detektorja.
Medtem ko je bilo prvo zaznavanje gravitacijskih valov, ki jih sprošča nasilna združitev črne luknje, le majhen "cvrkljanje", ki je trajalo le petino sekunde, je bilo to drugo zaznavanje bolj "hrop", ki je bil viden celo sekundo v podatki. Poslušajte v tem videu:
"Temu pravimo gravitacijska glasba," je dejal González, ko je predvajal video na današnji tiskovni konferenci.
Medtem ko gravitacijski valovi niso zvočni valovi, so raziskovalci nihanje in frekvenco gravitacijskega vala pretvorili v zvočni val z isto frekvenco. Zakaj sta bila dva dogodka tako različna?
Iz podatkov so raziskovalci sklepali, da je bil drugi sklop gravitacijskih valov ustvarjen v zadnjih trenutkih spajanja dveh črnih lukenj, ki sta bili 14 in 8-krat večja od Sončeve mase, in trk je povzročil eno, bolj masivno vrtečo se črno luknjo 21-krat večja od mase Sonca. Za primerjavo, črne luknje, odkrite septembra 2015, so bile 36 in 29-krat večje od Sončeve mase, ki so se združile v črno luknjo 62 sončnih mas.
Znanstveniki so povedali, da višjefrekvenčni gravitacijski valovi iz črnih lukenj z manjšo maso vplivajo na "sladko mesto" občutljivosti LIGO detektorjev.
"Zelo pomembno je, da so bile te črne luknje veliko manj masivne kot tiste, ki so jih opazili pri prvem odkrivanju," je dejal Gonzalez. "Zaradi lažjih mas v primerjavi s prvo zaznavo so preživeli več časa - približno eno sekundo - v občutljivem pasu detektorjev. To je obetaven začetek preslikave populacije črnih lukenj v našem vesolju. "
LIGO omogoča znanstvenikom, da preučujejo vesolje na nov način z uporabo gravitacije namesto svetlobe. LIGO uporablja laser za natančno merjenje položaja zrcal, ločenih med seboj za 4 kilometre, približno 2,5 milje, na dveh lokacijah, ki sta narazen več kot 3000 km, v Livingstonu, Louisiani in Hanfordu v Washingtonu. Torej LIGO ne zazna dogodka trka v črno luknjo neposredno, temveč sam razteza in stisne prostor. Dosedanje zaznave so rezultat LIGO-ove zmožnosti merjenja motenj prostora z natančnostjo 1 dela v tisoč milijardami milijard. Signal iz zadnjega dogodka, imenovanega GW151226, je bil ustvarjen s pretvorbo snovi v energijo, ki je dobesedno pretresla vesoljski čas kot Jello.
Član skupine LIGO Fulvio Ricci, fizik na univerzi v Rimu La Sapienzaa, je dejal, da je oktobra potekal tretji "kandidat" dogodek, kar je Ricci dejal, da raje pravi "sprožilec", vendar je bil veliko manj pomemben in signal za hrup ni dovolj velik, da se uradno šteje za zaznavanje.
Kljub temu pa, kot je dejala ekipa, obe potrjeni odkritji kažeta, da so črne luknje v vesolju veliko pogostejše, kot so prej verjeli, in pogosto se lahko pojavijo v parih.
"Drugo odkritje je resnično postavilo" O "za observatorij v LIGO," je dejal Albert Lazzarini, namestnik direktorja laboratorija LIGO pri Caltechu. "Z odkrivanjem dveh močnih dogodkov v štirih mesecih prvega opazovalnega teka lahko začnemo napovedovati, kako pogosto bomo lahko v prihodnosti slišali gravitacijske valove. LIGO nam prinaša nov način za opazovanje nekaterih najtemnejših in najbolj energičnih dogodkov v našem vesolju. "
LIGO je zdaj brez povezave za izboljšave. Naslednji zagon podatkov se bo začel to jesen in izboljšave občutljivosti detektorjev bi lahko omogočile LIGO, da doseže kar 1,5 do dvakrat več volumna vesolja v primerjavi s prvo vožnjo. Tretje spletno mesto, detektor Device, ki se nahaja blizu Pise v Italiji, je zasnovano podobno kot dvojni LIGO detektorji, ki naj bi prišlo na spletu med drugo polovico prihodnjega opazovalnega teka LIGO. Devica bo izboljšala sposobnost fizikov, da najdejo vir vsakega novega dogodka s primerjanjem milisekundnih razlik v času prihoda dohodnih signalov gravitacijskega vala.
Medtem lahko ekipi LIGO pomagate pri projektu znanosti o državljanstvu Gravity Spy prek Zooniverse.
Viri za nadaljnje branje:
Sporočila za javnost:
Univerza v Marylandu
Northwestern University
Univerza West Virginia
Pennsylvania State University
Pisma o fizičnem pregledu: GW151226: Opazovanje gravitacijskih valov iz koalescence dvojne črne luknje z 22-sončno maso
Stran z dejstvi LIGO, Caltech
Za odličen pregled gravitacijskih valov, njihovih virov in njihovo odkrivanje poglejte odlično članko Markusa Possela, ki smo ga februarja predstavili na UT:
