11. februára 2016 vedci z Gravitačného vlnového observatória laserového interferónu (LIGO) oznámili prvú detekciu gravitačných vĺn. Tento vývoj, ktorý potvrdil predpovede Einsteinovej teórie všeobecnej relativity pred sto rokmi, otvoril nové možnosti výskumu pre kozmológov a astrofyzikov. Odvtedy sa uskutočnilo viac detekcií, o všetkých sa hovorilo, že sú výsledkom zlúčenia čiernych dier.
Posledná detekcia sa uskutočnila 14. augusta 2017, keď tri observatóriá - detektory Advanced LIGO a Advanced Virgo - súčasne zistili gravitačné vlny vzniknuté zlúčením čiernych dier. Toto bolo prvýkrát, keď gravitačné vlny odhalili tri rôzne zariadenia z celého sveta, čím sa začala nová éra globálne prepojeného výskumu tohto kozmického fenoménu.
Štúdia, ktorá podrobne opísala tieto pozorovania, bola nedávno uverejnená online vedeckou spoluprácou LIGO a spoluprácou Panny. Táto štúdia s názvom „GW170814: Pozorovanie gravitačných vĺn z binárnej koalescencie čiernych dier“, ktorá je súčasťou troch detektorov, bola tiež prijatá na uverejnenie vo vedeckom časopise. Listy o fyzickom preskúmaní.
Udalosť s názvom GW170814 bola pozorovaná 14. augusta 2017 o 10:30:43 UTC (06:30:43 EDT; 03:30:43 PDT). Túto udalosť odhalili dve LIGO Národnej vedeckej nadácie. detektory (nachádzajúce sa v Livingstone, Louisiane a Hanforde, Washington) a detektor Panny nachádzajúci sa v blízkosti Pisy v Taliansku - ktorý spravuje Národné centrum pre vedecký výskum (CNRS) a Národný ústav pre jadrovú fyziku (INFN).
Aj keď sa nezistil prvý výskyt gravitačných vĺn, bolo to prvýkrát, keď udalosť odhalili tri observatóriá súčasne. Ako uviedla riaditeľka NSF France Córdova v nedávnej tlačovej správe LIGO:
„Pred viac ako rokom a pol, spoločnosť NSF oznámila, že jej gravitačné vlnové observatórium s laserovým interferónom urobilo vôbec prvú detekciu gravitačných vĺn, ktorá bola výsledkom kolízie dvoch čiernych dier v galaxii vzdialených miliardu svetelných rokov. Dnes s potešením oznamujeme prvý objav uskutočnený v partnerstve medzi observatóriom gravitačnej vlny Panny a vedeckou spoluprácou LIGO, keď tieto observatóriá, ktoré sa nachádzajú tisíce kilometrov od seba, prvýkrát zaznamenali detekciu gravitačnej vlny. Je to vzrušujúci medzník v rastúcom medzinárodnom vedeckom úsilí o odhalenie mimoriadnych záhad nášho vesmíru. “
Na základe zistených vĺn vedecká spolupráca LIGO (LSC) a spolupráca s Pannou dokázali určiť typ udalosti, ako aj hmotnosť predmetov. Podľa ich štúdie bola udalosť vyvolaná zlúčením dvoch čiernych dier - 31, resp. 25 slnečných hmôt. Táto udalosť sa odohrala asi 1,8 miliardy svetelných rokov od Zeme a vyústila do vytvorenia rotujúcej čiernej diery s asi 53 slnečnými masami.
To znamená, že približne tri Slnečné masy boli počas fúzie premieňané na energiu gravitačnej vlny, ktorá bola potom detekovaná LIGO a Pannou. Aj keď je táto najnovšia detekcia sama o sebe pôsobivá, je iba chuťou toho, čo môžu gravitačné vlnové detektory, ako napríklad spolupráce LIGO a Panna, urobiť teraz, keď vstúpili do svojich pokročilých štádií, a navzájom spolupracovať.
Advanced LIGO aj Advanced Virgo sú detektory gravitačnej vlny druhej generácie, ktoré prevzali z predchádzajúcich detektorov. Zariadenia LIGO, ktoré boli navrhnuté, vybudované a prevádzkované spoločnosťami Caltech a MIT, neúspešne zbierali údaje medzi rokmi 2002 a 2010. Od septembra 2015 však spoločnosť Advanced LIGO bola online a začala vykonávať dve pozorovacie jazdy - O1 a O2.
Medzitým pôvodný detektor Panny vykonal pozorovania v období od roku 2003 do októbra 2011, opäť bez úspechu. Do februára 2017 sa začala integrácia detektora pokročilej panny a nástroje boli uvedené do prevádzky do apríla nasledujúceho roku. V roku 2007 sa Virgo a LIGO tiež spojili, aby zdieľali a spoločne analyzovali údaje zaznamenané ich príslušnými detektormi.
V auguste 2017 sa detektor Panny pripojil k spusteniu O2 a 14. augusta sa uskutočnila prvá simultánna detekcia, pričom údaje zhromaždili všetky tri prístroje LIGO a Panna. Ako uviedol hovorca LSC David Shoemaker - výskumník v Massachusetts Institute of Technology (MIT) - táto detekcia je iba prvou z mnohých očakávaných udalostí.
„Toto je len začiatok pozorovaní, keď sieť umožnená spoločnou spoluprácou Panny a LIGO,“ uviedol. „S ďalšou pozorovacou dobou naplánovanou na jeseň 2018 môžeme také detekcie očakávať týždenne alebo ešte častejšie.“
Nielen to bude znamenať, že vedci budú mať lepšiu predstavu o odhaľovaní budúcich udalostí, ale budú ich schopní tiež presne určiť. V skutočnosti sa očakáva, že prechod zo siete s dvoma detektormi na viac detektorov zvýši pravdepodobnosť určenia zdroja GW170814 v továrni na 20. Obloha v oblasti GW170814 je iba 60 štvorcových stupňov - viac ako 10-krát menšia ako s údajmi iba z interferometrov LIGO.
Okrem toho z tohto partnerstva profitovala aj presnosť, s akou sa meria vzdialenosť od zdroja. Ako Laura Cadonati, profesorka techniky Gruzínska a zástupkyňa hovorcu LSC, vysvetlila:
„Táto zvýšená presnosť umožní celej astrofyzikálnej komunite nakoniec urobiť ešte zaujímavejšie objavy, vrátane pozorovaní viacerých poslov. Menšia oblasť vyhľadávania umožňuje následné pozorovanie s ďalekohľadmi a satelitmi pre kozmické udalosti, ktoré vytvárajú gravitačné vlny a emisie svetla, ako je zrážka neutrónových hviezd. ““
Nakoniec, privedenie ďalších detektorov do gravitačnej vlnovej siete tiež umožní podrobnejší test Einsteinovej teórie všeobecnej relativity. Caltechov David H. Reitze, výkonný riaditeľ laboratória LIGO, tiež ocenil nové partnerstvo a to, čo umožní.
"S touto prvou spoločnou detekciou detektormi Advanced LIGO a Panna sme urobili jeden krok ďalej do vesmíru gravitačnej vlny," uviedol. „Panna prináša novú výkonnú schopnosť zisťovať a lepšie lokalizovať zdroje gravitačnej vlny, ktorá bezpochyby povedie k vzrušujúcim a neočakávaným výsledkom v budúcnosti.“
Štúdium gravitačných vĺn je dôkazom rastúcej schopnosti svetových vedeckých tímov a vedy o interferometrii. Po celé desaťročia existencia gravitačných vĺn bola iba teóriou; a do konca storočia všetky pokusy o ich odhalenie nepriniesli nič. Len za posledných osemnásť mesiacov sa však zistilo viac detektívov a v ďalších rokoch sa očakáva ďalšie desiatky.
A čo viac, vďaka novej globálnej sieti a vylepšeným nástrojom a metódam nám tieto udalosti určite povedia množstvo informácií o našom vesmíre a fyzike, ktorá ho riadi.
